FR3035163A1 - PARALLEL SPROCKET WITH TORQUE DISTRIBUTION DETERMINED BY A HYDRAULIC SCALE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un train à pignons parallèles comprenant : - un pignon d'entrée (10), - un pignon de sortie (11), et - au moins deux pignons intermédiaires (12), chacun comprenant deux étages de dentures (120e, 120s) pour engrener le pignon d'entrée et le pignon de sortie, caractérisé en ce que - chaque pignon intermédiaire est monté à translation le long de son axe de rotation, - au moins un étage de dentures (120) de chaque pignon intermédiaire est du type hélicoïdal, et - le train (1) comprend un circuit hydraulique (20) comprenant ○ un piston (21) solidaire en translation de chaque pignon (12), ○ une chambre (22) en contact avec le piston, les chambres étant en communication de fluide les unes avec les autres, et ○ un régulateur de pression (27) modulant la pression dans les chambres en fonction du déplacement axial d'un piston (21*) équilibreur jusqu'à une position d'équilibre dudit piston.The invention relates to a parallel gear train comprising: - an input gear (10), - an output gear (11), and - at least two intermediate gears (12), each comprising two gear stages (120e, 120s) for meshing the input gear and the output gear, characterized in that - each intermediate gear is mounted in translation along its axis of rotation, - at least one gear stage (120) of each intermediate gear is of the helical type, and - the train (1) comprises a hydraulic circuit (20) comprising a piston (21) integral in translation with each pinion (12), a chamber (22) in contact with the piston, the chambers being in fluid communication with each other, and ○ a pressure regulator (27) modulating the pressure in the chambers as a function of the axial displacement of a balancing piston (21 *) to an equilibrium position of said piston.
Description
1 DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un train à pignons parallèles, du type comprenant un pignon d'entrée, un pignon de sortie, et au moins deux- pignons intermédiaires montés rotatifs autour d'axes parallèles. L'invention peut notamment concerner un réducteur du type précité. ETAT DE LA TECHNIQUE La conception de certains systèmes mécaniques nécessite parfois, par exemple lorsque l'on désire transmettre un couple important, d'utiliser un train à pignons parallèles, dont une vue de face est illustrée en figure 1. Un train à pignons parallèles comprend un pignon d'entrée E, un pignon de sortie S, et au moins deux pignons intermédiaires I montés rotatifs autour d'axes parallèles. Le train à pignons parallèles obtenu est un système hyper-statique, qui ne garantit pas une répartition prévisible et déterminable du couple du pignon d'entrée sur les deux pignons intermédiaires. Pour pallier ce problème, des solutions ont déjà été proposées visant à compenser l'hyper-statisme du train à pignons parallèles en lui ajoutant un degré de liberté.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to a parallel gear train of the type comprising an input gear, an output gear, and at least two intermediate gears rotatably mounted about parallel axes. The invention may especially relate to a reducer of the aforementioned type. STATE OF THE ART The design of certain mechanical systems sometimes requires, for example when it is desired to transmit a large torque, to use a parallel gear train, a front view of which is illustrated in FIG. 1. A parallel gear train comprises an input gear E, an output gear S, and at least two intermediate gears I rotatably mounted about parallel axes. The parallel gear train obtained is a hyper-static system, which does not guarantee a predictable and determinable distribution of the input pinion torque on the two intermediate gears. To overcome this problem, solutions have already been proposed to compensate for the hyper-droop parallel gears train by adding a degree of freedom.
On connaît par exemple l'utilisation d'arbres de torsion, dont le but est d'apporter une souplesse en torsion au système. Cette solution présente cependant l'inconvénient d'être plus encombrante axialement et de ne pas permettre une équirépartition du couple sur les deux pignons intermédiaires. En effet, d'une part des différences de raideur entre les arbres de torsion peuvent être observées, et d'autre part des torsions différentes des arbres peuvent être nécessaires, par exemple pour compenser des écarts géométriques au niveau des pignons, des déformations carters, etc. On connaît également des systèmes conférant un degré de liberté au pignon d'entrée ou au pignon de sortie, permettant par exemple de déplacer l'un de ces pignons pour lui permettre de se repositionner entre les pignons intermédiaires et ainsi de trouver un équilibre des forces appliquées par les pignons intermédiaires, afin d'assurer une répartition équitable du couple entre les pignons intermédiaires.For example, the use of torsion shafts, whose purpose is to provide torsional flexibility to the system, is known. This solution, however, has the disadvantage of being more bulky axially and not to allow equidistribution of the torque on the two intermediate gears. Indeed, on the one hand stiffness differences between the torsion shafts can be observed, and on the other hand different twisting of the shafts may be necessary, for example to compensate for geometrical differences in the gears, crankcase deformations, etc. Also known are systems conferring a degree of freedom to the input gear or the output gear, for example to move one of these gears to allow it to reposition between the intermediate gears and thus to find a balance of forces applied by the intermediate gears, to ensure a fair distribution of torque between the intermediate gears.
3035163 2 Cependant, ce type de système implique un désalignement des arbres d'entrée et de sortie, qui peut rajouter de fortes contraintes de conception sur les dentures des pignons, les parties cannelées et/ou les arbres de transmission.However, this type of system involves a misalignment of the input and output shafts, which can add strong design constraints on the gear teeth, the fluted portions and / or the transmission shafts.
5 PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention a pour but de pallier aux inconvénients de l'art antérieur. En particulier, un but de l'invention est de proposer un train à pignons parallèles permettant une répartition prévisible du couple entre les pignons intermédiaires. Un autre but de l'invention est de permettre d'ajuster la répartition du couple 10 entre les pignons intermédiaires selon une répartition pré-définie. A cet égard, l'invention a pour objet un train à pignons parallèles comprenant : - un pignon d'entrée, - un pignon de sortie, et 15 - au moins deux pignons intermédiaires montés rotatifs autour d'axes parallèles, adaptés pour transmettre une partie d'un couple délivré par le pignon d'entrée au pignon de sortie, chaque pignon intermédiaire comprenant un premier étage de dentures pour engrener le pignon d'entrée et un deuxième étage de dentures pour engrener le pignon de sortie, 20 caractérisé en ce que - chaque pignon intermédiaire est monté à translation le long de son axe de rotation, - au moins un étage de dentures de chaque pignon intermédiaire est du type hélicoïdal, lesdites dentures étant propres à générer un effort axial 25 proportionnel à un couple délivré par ledit pignon, et en ce que le train comprend en outre un circuit hydraulique comprenant, pour chaque pignon intermédiaire, un piston solidaire en translation du pignon et une chambre en contact avec le piston, les chambres étant en communication de fluide les unes avec les autres de manière à ce qu'une pression de fluide dans le circuit 30 soit égale dans toutes les chambres, le circuit hydraulique comprenant en outre un régulateur de pression adapté pour moduler la pression dans les chambres en fonction du déplacement axial d'un piston dit équilibreur jusqu'à une position d'équilibre dudit piston.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the invention is to overcome the drawbacks of the prior art. In particular, an object of the invention is to provide a parallel gear train for a predictable distribution of torque between the intermediate gears. Another object of the invention is to make it possible to adjust the distribution of the torque 10 between the intermediate gears according to a predefined distribution. In this regard, the invention relates to a parallel gear train comprising: - an input gear, - an output gear, and 15 - at least two intermediate gears rotatably mounted about parallel axes, adapted to transmit a part of a torque delivered by the input gear to the output gear, each intermediate gear comprising a first gear stage for meshing the input gear and a second gear stage for meshing with the output gear, characterized in that that - each intermediate gear is mounted in translation along its axis of rotation, - at least one gear stage of each intermediate gear is of the helical type, said teeth being adapted to generate an axial load 25 proportional to a torque delivered by said pinion, and in that the train further comprises a hydraulic circuit comprising, for each intermediate gear, a piston integral in translation of the pinion and a chamber in co ntact with the piston, the chambers being in fluid communication with each other so that a fluid pressure in the circuit 30 is equal in all chambers, the hydraulic circuit further comprising a pressure regulator adapted for modulating the pressure in the chambers according to the axial displacement of a so-called balancing piston to an equilibrium position of said piston.
3035163 3 Avantageusement, mais facultativement, le train à pignons parallèles selon l'invention peut en outre comprendre au moins l'une des caractéristiques suivantes : - Le train comprend au moins trois pignons intermédiaires. - chaque piston comprend une tête en contact avec une chambre, et la 5 surface des sections transversales des têtes des pistons sont identiques. - chaque piston comprend une tête en contact avec une chambre, et les surfaces des sections transversales des têtes des pistons sont différentes. - le circuit hydraulique comprend une ligne de fuite de fluide s'étendant dans le piston équilibreur, et le régulateur de pression comprend une 10 protubérance en saillie dans la chambre en regard dudit piston, formant une restriction du débit de la ligne de fuite variable en fonction du déplacement du piston équilibreur. - Le train comprend un carter dans lequel sont agencées les chambres, et des roulements à rouleaux montés sur ledit carter, chaque pignon intermédiaire 15 étant logé dans un roulement à rouleaux respectif, permettant un mouvement de pivot glissant de chaque pignon intermédiaire par rapport audit carter. - L'amplitude de translation d'un pignon intermédiaire le long de son axe de rotation est strictement inférieure à la dimension des dentures de chaque 20 étage selon cet axe. - L'amplitude de translation d'un pignon intermédiaire est inférieure à 1 mm - Le train est du type épicycloïdal, et les pignons intermédiaires forment des satellites du train épicycloïdal.Advantageously, but optionally, the parallel gear train according to the invention may further comprise at least one of the following characteristics: The train comprises at least three intermediate gears. each piston comprises a head in contact with a chamber, and the surface of the cross sections of the heads of the pistons are identical. each piston comprises a head in contact with a chamber, and the surfaces of the cross sections of the heads of the pistons are different. the hydraulic circuit comprises a fluid leakage line extending in the balancing piston, and the pressure regulator comprises a projecting protuberance in the chamber facing said piston, forming a restriction of the flow rate of the variable vanishing line in function of the displacement of the balancing piston. - The train comprises a housing in which are arranged the chambers, and roller bearings mounted on said housing, each intermediate gear 15 being housed in a respective roller bearing, allowing a sliding pivot movement of each intermediate gear with respect to said housing . The translation amplitude of an intermediate gear along its axis of rotation is strictly less than the dimension of the teeth of each stage along this axis. - The translation amplitude of an intermediate gear is less than 1 mm - The train is of the epicyclic type, and the intermediate gears form satellites of the epicyclic gear.
25 Le train à pignons parallèles proposé permet une répartition prévisible et déterminable du couple entre les pignons intermédiaires. En effet, en fonctionnement, les dentures hélicoïdales du pignon intermédiaire correspondant au piston équilibreur induisent un effort axial du piston sur la chambre correspondante, jusqu'à atteindre un équilibre avec l'effort résultant de la pression de fluide dans la 30 chambre. Du fait de la communication de fluide entre les chambres, la pression de fluide s'exerçant sur les autres pignons est identique. Il en résulte un effort axial sur les autres pistons qui s'équilibre avec l'effort axial produit par les pignons intermédiaires correspondants.The proposed parallel gear train provides predictable and determinable torque distribution between the intermediate gears. Indeed, in operation, the helical gears of the intermediate gear corresponding to the balancing piston induce an axial force of the piston on the corresponding chamber, until an equilibrium with the force resulting from the fluid pressure in the chamber. Due to the fluid communication between the chambers, the fluid pressure exerted on the other gears is identical. This results in an axial force on the other pistons which equilibrium with the axial force produced by the corresponding intermediate gears.
3035163 4 En position d'équilibre, on peut, en déterminant la pression de fluide dans les chambres, et sachant la section des pistons, déterminer l'effort de chaque pignon intermédiaire. Comme l'effort axial généré par les dentures hélicoïdales de chaque pignon est proportionnel au couple transmis par le pignon, on peut déduire de la 5 répartition des efforts la répartition du couple transmis par les pignons. De plus, en modulant la section de la tête du chaque piston, on peut changer la répartition de couple. Par exemple, si toutes les sections sont identiques, le couple transmis par chaque pignon sera identique. Au contraire, l'augmentation de section d'un piston induit une augmentation 10 du couple transmis par le pignon correspondant par rapport aux autres pignons. DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue 15 en regard des dessins annexés sur lesquels : - La figure 1, déjà décrite, représente une vue de face d'un train à pignons parallèles selon l'art antérieur, - La figure 2a représente une vue en éclatée des pignons d'un train à pignons parallèles selon un mode de réalisation de l'invention. 20 - La figure 2b représente un exemple de réalisation des dentures d'un pignon intermédiaire, - La figure 2c représente un autre exemple de réalisation des dentures d'un pignon intermédiaire. - La figure 3 représente une vue partielle en développé d'un train à pignons 25 parallèles selon un mode de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION En référence à la figure 2a, on a représenté une vue partielle d'un train à 30 pignons parallèles 1 comprenant un pignon d'entrée 10 et un pignon de sortie 11. Le pignon d'entrée 10 et le pignon de sortie 11 sont solidaires en rotation respectivement d'un arbre d'entrée et d'un arbre de sortie (non représentés) de sorte qu'une rotation de l'arbre d'entrée entraine en rotation le pignon d'entrée, et qu'une rotation du pignon de sortie entraine en rotation le pignon de sortie.In the equilibrium position, it is possible, by determining the fluid pressure in the chambers, and knowing the section of the pistons, to determine the effort of each intermediate gear. As the axial force generated by the helical teeth of each pinion is proportional to the torque transmitted by the pinion, it is possible to deduce from the distribution of the forces the distribution of the torque transmitted by the pinions. In addition, by modulating the section of the head of each piston, one can change the distribution of torque. For example, if all the sections are identical, the torque transmitted by each pinion will be identical. On the contrary, increasing section of a piston induces an increase in the torque transmitted by the corresponding pinion relative to the other gears. DESCRIPTION OF THE FIGURES Other characteristics, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and nonlimiting, and which should be read with reference to the appended drawings in which: FIG. described, shows a front view of a parallel gear train according to the prior art, - Figure 2a shows an exploded view of the gears of a parallel gear train according to one embodiment of the invention. FIG. 2b shows an exemplary embodiment of the teeth of an intermediate gear, FIG. 2c shows another embodiment of the teeth of an intermediate gear. - Figure 3 shows a partial developed view of a parallel gear train 25 according to one embodiment of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF AT LEAST ONE EMBODIMENT OF THE INVENTION Referring to FIG. 2a, there is shown a partial view of a parallel gear train 1 comprising an input gear 10 and an output gear 11. The input gear 10 and the output gear 11 are rotationally secured respectively to an input shaft and an output shaft (not shown) so that a rotation of the input shaft leads to rotation of the input gear, and that a rotation of the output gear causes the output gear to rotate.
3035163 5 Le train à pignons parallèles comprend en outre au moins deux pignons intermédiaires 12, et de préférence au moins trois pignons intermédiaires 12, adaptés pour transmettre un mouvement de rotation du pignon d'entrée 10 au pignon de sortie 11.The parallel gear train further comprises at least two intermediate gears 12, and preferably at least three intermediate gears 12, adapted to transmit a rotational movement of the input gear 10 to the output gear 11.
5 Le train 1 peut permettre de délivrer à l'arbre de sortie un couple ou une vitesse de rotation donnée à partir d'un couple ou une vitesse de rotation de l'arbre d'entrée. Le train 1 peut en particulier être un réducteur, et est avantageusement un train épicycloïdal, les pignons intermédiaires 12 formant alors les satellites du train épicycloïdal.The train 1 may make it possible to deliver to the output shaft a given torque or rotation speed from a torque or rotational speed of the input shaft. The train 1 may in particular be a gearbox, and is advantageously an epicyclic gear train, the intermediate gears 12 then forming the planet wheels of the epicyclic gear train.
10 Les pignons intermédiaires 12 sont montés rotatifs autour d'axe parallèles. On note X-X la direction des axes de rotation des pignons. De préférence, les axes de rotation du pignon d'entrée 10 et du pignon de sortie 11 s'étendent également selon la direction X-X, parallèlement aux axes des pignons intermédiaires 12. Comme visible sur la figure 2, chaque pignon intermédiaire comprend un 15 premier étage de dentures 120e, adapté pour engrener un étage de dentures 100 correspondant du pignon d'entrée, et un deuxième étage de dentures 120s, adapté pour engrener un étage de dentures 110 correspondant du pignon de sortie. De plus, les pignons intermédiaires sont conçus pour générer un effort axial proportionnel au couple qu'il transmet, lorsqu'il est entrainé en rotation.The intermediate gears 12 are rotatably mounted about parallel axes. X-X is the direction of the axes of rotation of the gears. Preferably, the axes of rotation of the input gear 10 and the output gear 11 also extend in the direction XX, parallel to the axes of the intermediate gears 12. As can be seen in FIG. 2, each intermediate gear comprises a first gear. gear stage 120e, adapted to mesh with a gear stage 100 corresponding to the input pinion, and a second gear stage 120s, adapted to mesh a corresponding tooth gear stage 110 of the output pinion. In addition, the intermediate gears are designed to generate an axial force proportional to the torque it transmits when it is rotated.
20 A cet égard, pour chaque pignon intermédiaire 12, au moins un étage de denture 120e, 120s est du type hélicoïdal, c'est-à-dire que les dentures 121 de cet étage s'étendent selon une direction formant un angle non nul par rapport à l'axe X-X de rotation du pignon. De façon connue, les dentures hélicoïdales engendrent un effort axial dont 25 l'intensité dépend de l'angle d'inclinaison de la denture par rapport à la direction X-X de l'axe de rotation du pignon, et qui est proportionnel au couple transmis par le pignon. Plus précisément, l'effort axial généré par une denture hélicoïdal s'exprime selon la relation suivante : C Fa =-- -R tan((3) Où C est le couple appliqué à la denture, R est le rayon de la denture, et [3 l'angle 30 entre la direction des dentures et l'axe X-X de rotation du pignon. Par conséquent, plusieurs modes de réalisation sont possibles pour que les pignons intermédiaires induisent un effort axial.In this regard, for each intermediate gear 12, at least one gear stage 120e, 120s is of the helical type, that is to say that the teeth 121 of this stage extend in a direction forming a non-zero angle. relative to the axis XX of rotation of the pinion. In known manner, the helicoidal teeth generate an axial force whose intensity depends on the angle of inclination of the toothing relative to the direction XX of the axis of rotation of the pinion, and which is proportional to the torque transmitted by the pinion. More precisely, the axial force generated by helical teeth is expressed according to the following relation: C Fa = - -R tan ((3) Where C is the torque applied to the toothing, R is the radius of the toothing, and [3 the angle 30 between the direction of the teeth and the axis XX of rotation of the pinion.Therefore, several embodiments are possible so that the intermediate gears induce an axial force.
3035163 6 Selon un premier mode de réalisation, représenté en figure 2b, un seul étage 120e/s de dentures du pignon 12 comprend des dentures 121 hélicoïdales, et l'autre étage 120s/e de dentures comprend des dentures 121 droites, c'est-à-dire s'étendant selon la direction X-X. Sur la figure 2b, le deuxième étage de dentures 5 120s porte les dentures droites mais l'inverse pourrait également être appliqué. Selon un mode de réalisation alternatif, représenté en figure 2c, les deux étages de dentures de chaque pignon 12 comprennent des dentures hélicoïdales. Cependant, les étages de chaque pignon 12 sont conçus de sorte que la résultante totale de l'effort axial généré par les deux étages du pignon, c'est-à-dire la somme 10 des efforts axiaux des étages, soit non-nulle. A titre d'exemple non limitatif, en notant [31 l'angle formé par les dentures 121 du premier étage 120e par rapport à la direction X-X et [32 l'angle formé par les dentures 121 du deuxième étage 120s par rapport à l'axe, les deux angles étant orientés en adoptant une convention de mesure commune (par exemple, sur la 15 figure 2c, le plan est orienté dans le sens trigonométrique), les angles pl et 132 peuvent être choisis de signes opposés. Alternativement, selon un mode de réalisation préféré, ils peuvent être choisis de même signe, pourvu que la somme des efforts axiaux des deux étages de s'annule pas. Par exemple, en reprenant la formule indiquée ci-avant, si les deux étages du pignon présentent le même rayon, 20 (31 et [32 doivent être choisis de valeurs différentes s'ils sont de même signe (en effet un étage est mené et l'autre est menant, l'un est en action et l'autre en réaction). En référence à la figure 3, chaque pignon intermédiaire 12 est en outre monté à translation le long de la direction X-X de l'axe de rotation, permettant de 25 générer un déplacement axial relatif de faible amplitude entre les pignons 12. Sur la figure 3, les pignons intermédiaires sont représentés pour simplifier sur un même plan, bien que ce ne soit pas le cas en général si le train comporte plus de deux pignons intermédiaires. De plus, trois pignons intermédiaires 12 sont représentés sur la figure, mais ce nombre n'est pas limitatif.According to a first embodiment, represented in FIG. 2b, a single stage 120e / s of the teeth of the pinion 12 comprises helicoidal teeth 121, and the other stage 120s / e of toothings comprises straight teeth 121; that is extending in the direction XX. In FIG. 2b, the second gear stage 120s carries the right teeth, but the opposite could also be applied. According to an alternative embodiment, shown in Figure 2c, the two gear stages of each pinion 12 comprise helical teeth. However, the stages of each pinion 12 are designed so that the total result of the axial force generated by the two stages of the pinion, that is to say the sum of the axial forces of the stages, is non-zero. By way of nonlimiting example, noting [31 the angle formed by the teeth 121 of the first stage 120e with respect to the direction XX and [32 the angle formed by the teeth 121 of the second stage 120s with respect to the Since the two angles are oriented by adopting a common measurement convention (for example, in FIG. 2c, the plane is oriented in the trigonometrical direction), the angles p1 and 132 can be chosen from opposite signs. Alternatively, according to a preferred embodiment, they may be chosen with the same sign, provided that the sum of the axial forces of the two stages is not zero. For example, by repeating the formula indicated above, if the two stages of the pinion have the same radius, (31 and [32 must be chosen of different values if they are of the same sign (indeed a stage is conducted and the other is driving, one is in action and the other in response.) Referring to Figure 3, each intermediate gear 12 is further mounted in translation along the direction XX of the axis of rotation, allowing to generate a relative axial displacement of small amplitude between the pinions 12. In FIG. 3, the intermediate gears are shown to simplify on the same plane, although this is not the case in general if the train comprises more than two In addition, three intermediate gears 12 are shown in the figure, but this number is not limiting.
30 Pour permettre le mouvement de translation des pignons, le train 1 comporte en outre un carter 30 et des roulements à rouleaux 31 fixés au carter, chaque pignon étant lié au carter par une liaison pivot-glissant d'axe en étant logé dans un roulement respectif 31.To allow the translational movement of the gears, the train 1 further comprises a housing 30 and roller bearings 31 fixed to the housing, each pinion being connected to the housing by a pivot-sliding axis connection being housed in a bearing respective 31.
3035163 7 Avantageusement, l'amplitude de déplacement des pignons intermédiaires 12 est inférieure à la dimension, dans la direction de l'axe de rotation des pignons, des dentures 121. L'amplitude de déplacement de chaque pignon le long de son axe de rotation est de préférence faible afin de limiter les glissements sur les 5 dentures, roulements et étanchéités. Typiquement, elle est inférieure à 1 mm. De plus, le train à pignons parallèles 1 comprend un circuit hydraulique 20 de régulation de l'effort axial généré par chaque pignon intermédiaire. Ce circuit hydraulique 20 comprend un ensemble de pistons 21, comprenant autant de pistons 21 que de pignons intermédiaires 12.Advantageously, the amplitude of displacement of the intermediate gears 12 is smaller than the dimension, in the direction of the axis of rotation of the gears, of the gears 121. The amplitude of displacement of each pinion along its axis of rotation is preferably low in order to limit slippage on the 5 teeth, bearings and seals. Typically, it is less than 1 mm. In addition, the parallel gear train 1 comprises a hydraulic circuit 20 for regulating the axial force generated by each intermediate gear. This hydraulic circuit 20 comprises a set of pistons 21, comprising as many pistons 21 as intermediate gears 12.
10 Chaque piston 21 est solidaire en translation (selon la direction X-X de l'axe de rotation du pignon) d'un pignon intermédiaire 12 correspondant, mais libre en rotation par rapport au pignon 12 afin que le pignon 12 puisse entrer en rotation autour de son axe sans entrainer le piston 21 correspondant en rotation. A cet égard, chaque pignon intermédiaire 12 loge un roulement à billes 32 15 sur lequel est monté le piston correspondant. Chaque piston 21 comprend une tête 210 et une tige 211. La tige s'étend à l'intérieur du pignon 12 correspondant, parallèlement à la direction X-X, en étant centrée sur l'axe de rotation du pignon. L'extrémité de la tige est montée sur le roulement à billes 32.Each piston 21 is integral in translation (in the direction XX of the axis of rotation of the pinion) of an intermediate gear 12 corresponding, but free in rotation relative to the pinion 12 so that the pinion 12 can rotate around its axis without driving the corresponding piston 21 in rotation. In this regard, each intermediate gear 12 houses a ball bearing 32 15 on which is mounted the corresponding piston. Each piston 21 comprises a head 210 and a rod 211. The rod extends inside the pinion 12 corresponding, parallel to the X-X direction, being centered on the axis of rotation of the pinion. The end of the rod is mounted on the ball bearing 32.
20 L'extrémité opposée de la tige 211 porte la tête 210, qui présente une section transversale plus grande que la section transversale de la tige, une section transversale étant prise orthogonalement à l'axe de la tige, qui correspond en fonctionnement à l'axe de rotation d'un pignon 12. Le circuit hydraulique 20 comprend également un ensemble de chambres 25 22, agencées dans le carter 30, comprenant un nombre de chambres 22 égal au nombre de pignons intermédiaires 12, et donc également égal au nombre de pistons 21. Les chambres 22 sont alimentées en fluide. A cet égard, le circuit hydraulique 20 comprend avantageusement un réservoir 23 de fluide et une pompe 30 24 adaptée pour alimenter les chambres en fluide. Les chambres 22 sont en communication de fluide les unes avec les autres. Avantageusement, chaque chambre 22 est liée à une autre chambre par une ligne 25 de communication de fluide. Ainsi, la pression de fluide est identique dans toutes les chambres 22.The opposite end of the shank 211 carries the head 210, which has a larger cross-section than the cross-section of the shank, a cross-section being taken orthogonal to the axis of the shank, which corresponds in operation to the axis of rotation of a pinion 12. The hydraulic circuit 20 also comprises a set of chambers 22, arranged in the casing 30, comprising a number of chambers 22 equal to the number of intermediate gears 12, and therefore also equal to the number of pistons 21. The chambers 22 are supplied with fluid. In this respect, the hydraulic circuit 20 advantageously comprises a reservoir 23 of fluid and a pump 24 adapted to supply the fluid chambers. The chambers 22 are in fluid communication with each other. Advantageously, each chamber 22 is connected to another chamber by a line 25 of fluid communication. Thus, the fluid pressure is identical in all the chambers 22.
3035163 8 Chaque chambre 22 est en contact d'un piston 21 respectif, c'est-à-dire immédiatement adjacente au piston. En particulier, la tête 210 de chaque piston présente une section transversale d'extrémité s'étendant au travers d'une ouverture dédiée du carter 30, et est en contact avec le fluide contenu dans la chambre 22.Each chamber 22 is in contact with a respective piston 21, that is to say immediately adjacent to the piston. In particular, the head 210 of each piston has an end cross section extending through a dedicated opening of the housing 30, and is in contact with the fluid contained in the chamber 22.
5 Pour assurer l'étanchéité de la chambre au niveau du contact avec le piston 21, une étanchéité 33 (par exemple un joint torique) est positionnée entre la tête 210 du piston 21 et la paroi de la cavité du carter 30. Le circuit hydraulique 20 comprend avantageusement une ligne de fuite 26 permettant d'évacuer un débit de fluide injecté par la pompe dans les chambres.To seal the chamber at the contact with the piston 21, a seal 33 (for example an O-ring) is positioned between the head 210 of the piston 21 and the wall of the housing cavity 30. The hydraulic circuit 20 advantageously comprises a leakage line 26 for discharging a flow of fluid injected by the pump into the chambers.
10 La ligne de fuite 26 est avantageusement réalisée à l'intérieur de la tige 211*, creuse, d'un piston 21*, dit piston équilibreur. La ligne de fuite 26 est un canal interne de la tige, centré sur l'axe de la tige - correspondant à l'axe de rotation du pignon dans lequel s'étend la tige 211* du piston. Ce canal débouche d'un côté par la section transversale extrême de la tête 210* du piston afin d'être en 15 communication de fluide avec le chambre 22* correspondante, et par un autre côté de la tige vers une fuite. D'autres lignes de fuite peuvent être envisagées afin de réduire la section de la vanne de régulation 27 lors le piston 21* avance. Une ligne de fuite radiale pourrait par exemple être envisagée.The creepage 26 is advantageously carried out inside the hollow rod 211 * of a piston 21 *, called the balancing piston. The creepage 26 is an internal channel of the rod, centered on the axis of the rod - corresponding to the axis of rotation of the pinion in which the rod 211 * of the piston extends. This channel opens on one side by the extreme cross-section of the piston head 210, to be in fluid communication with the corresponding chamber 22, and on the other side of the rod to leak. Other creepage distances can be envisaged to reduce the section of the regulating valve 27 when the piston 21 * advances. A radial leakage line could for example be considered.
20 Enfin, le circuit hydraulique 20 comprend un régulateur 27 de la pression de fluide dans les chambres. Ce régulateur 27 est avantageusement une vanne, sous la forme d'une protubérance en saillie dans la chambre 22* se trouvant au contact du piston 21* équilibreur. La protubérance se trouve avantageusement sur la paroi 220 de la chambre 22* opposée à la section transversale extrême de la tête 210* du 25 piston. La protubérance forme une restriction 270 de débit de fluide entre le reste de la chambre 22* et la ligne de fuite 26, la restriction étant variable en fonction du déplacement axial du piston équilibreur 21*. Il résulte de cette structure le fonctionnement suivant.Finally, the hydraulic circuit 20 comprises a regulator 27 of the fluid pressure in the chambers. This regulator 27 is advantageously a valve, in the form of a projecting protuberance in the chamber 22 * in contact with the piston 21 * balancer. The protrusion is advantageously on the wall 220 of the chamber 22 * opposite the extreme cross section of the head 210 * of the piston. The protuberance forms a restriction 270 of fluid flow between the remainder of the chamber 22 * and the creepage 26, the restriction being variable as a function of the axial displacement of the balancing piston 21 *. This structure results in the following operation.
30 Lorsque le pignon intermédiaire 12* dans lequel est monté le piston 21* équilibreur est entrainé en rotation, il génère, du fait de ses dentures hélicoïdales, un effort axial proportionnel au couple qu'il transmet. La liberté en translation axiale du pignon autorise alors un déplacement selon la direction X-X du pignon 12* et du piston 21*. Ce déplacement module la 3035163 9 communication de fluide entre le piston 21* et la chambre au niveau de la restriction. Par exemple, le déplacement du piston tend à rapprocher le piston 21* de la protubérance 27 formant le régulateur et à limiter le débit de fuite dans la ligne 26 en limitant le débit au niveau de la restriction 270.When the intermediate gear 12 * in which the piston 21 * balancer is mounted is rotated, it generates, due to its helical teeth, an axial force proportional to the torque it transmits. The freedom in axial translation of the pinion then allows a displacement in the X-X direction of the pinion 12 * and the piston 21 *. This displacement modulates the fluid communication between the piston 21 * and the chamber at the restriction. For example, the movement of the piston tends to bring the piston 21 * of the protrusion 27 forming the regulator and to limit the leakage flow in the line 26 by limiting the flow rate at the level of the restriction 270.
5 En conséquence, la pression dans les chambres augmente, jusqu'à ce que l'effort résultant de la pression dans la chambre 22* compense l'effort axial du piston 21* et du pignon correspondant. Une fois cette compensation obtenue un état d'équilibre est atteint. Selon un autre exemple, un effort axial du pignon 12* diminue. De fait l'effort 10 axial résultant de la pression de fluide dans la chambre 22* tend à déplacer le piston 21* dans la direction opposée, ce qui augmente la section d'écoulement de fluide au niveau de la restriction 270, et diminue la pression jusqu'à retrouver un équilibre entre l'effort résultant de la pression de fluide dans la chambre 22* et l'effort axial du pignon 12* sur le piston 21*.As a result, the pressure in the chambers increases, until the force resulting from the pressure in the chamber 22 * compensates for the axial force of the piston 21 * and the corresponding gear. Once this compensation is obtained, a state of equilibrium is reached. In another example, an axial force of the pinion 12 * decreases. In fact, the axial force resulting from the fluid pressure in the chamber 22 tends to move the piston 21 in the opposite direction, which increases the fluid flow section at the restriction 270, and decreases the pressure. pressure until a balance is found between the force resulting from the fluid pressure in the chamber 22 * and the axial force of the pinion 12 * on the piston 21 *.
15 On adopte les notations suivantes : - i l'indice d'un piston 21, - Peq la pression de fluide dans les chambres 22 - Si la surface de la section transversale de la tête d'un piston i, - FP, l'effort résultant de la pression de fluide sur le piston i, en valeur absolue 20 - FE, l'effort résultant des dentures des pignons sur le piston i, en valeur absolue - C, le couple transmis par le pignon i, en valeur absolue - k une constante de probabilité entre l'effort FE, et le couple C. Pour un état d'équilibre, la pression Peq est identique dans toutes les 25 chambres 22, et dans chaque chambre, l'effort résultant de la pression compense l'effort axial du pignon correspondant : FPi = FEi PeqSi = FEi = kCi Or, les surfaces étant connues, et la pression étant identique pour toutes les chambres, on peut en déduire aisément une répartition des efforts axiaux des différents pignons intermédiaires 12, et donc la répartition des couples transmis par 30 les pignons. Ainsi par exemple, si toutes les sections des têtes de pistons 21 sont de taille identique, on en déduit que les efforts des pignons intermédiaires 12 sont tous 3035163 10 identiques ; le circuit hydraulique instaure un équilibre entre tous les pignons intermédiaires 12 et répartit le couple total transmis par ces pignons 12 de manière égale entre l'ensemble des pignons. Selon un autre exemple, les sections des têtes de pistons 21 sont de tailles 5 différentes. Par exemple deux pistons 21, indexés 1,2, présentent une tête dont la surface St2 de la section est identique. Un troisième piston 21, indexé 3 présente une tête dont la surface de la section S3 est le double de S1,2. On en déduit, les relations suivantes. D'une part, pour les pistons 1 et 2 : F131,2 = FE1,2 PeciS1,2 FE1,2 kC1,2 10 D'autre part, pour le piston 3 : FP3 = FE3 PeqS3 = FE3 = kC3 C3 - 2C1 - 2C2 En notant C le couple total transmis par les pignons intermédiaires 12, on en déduit que le quart du couple C est transmis par le piston 1 et par le piston 2, et la moitié du couple C est transmis par le piston 3. Le train 1 à pignons parallèles proposé permet donc de répartir aisément un 15 couple transmis par les pignons intermédiaires parallèles 12, et de moduler cette répartition en fonction de la surface des sections des pistons 21.The following notations are adopted: - the index of a piston 21, - Peq the fluid pressure in the chambers 22 - If the surface of the cross section of the head of a piston i, - FP, the force resulting from the fluid pressure on the piston i, in absolute value 20 - FE, the resultant force of the gears of the gears on the piston i, in absolute value - C, the torque transmitted by the pinion i, in absolute value - k a probability constant between the force FE, and the torque C. For a state of equilibrium, the pressure Peq is identical in all the chambers 22, and in each chamber, the force resulting from the pressure compensates for the pressure. axial force of the corresponding pinion: FPi = FEi PeqSi = FEi = kCi However, since the surfaces are known, and the pressure being identical for all the chambers, it is easy to deduce a distribution of the axial forces of the various intermediate gears 12, and therefore the distribution of couples transmitted by the gears. For example, if all the sections of the piston heads 21 are of identical size, it can be deduced that the forces of the intermediate gears 12 are all identical; the hydraulic circuit establishes a balance between all the intermediate gears 12 and distributes the total torque transmitted by these gears 12 equally between the set of gears. In another example, the sections of the piston heads 21 are of different sizes. For example two pistons 21, indexed 1,2, have a head whose surface St2 of the section is identical. A third piston 21, indexed 3 has a head whose surface of the section S3 is twice that of S1,2. We deduce the following relations. On the one hand, for the pistons 1 and 2: F131,2 = FE1,2 PeciS1,2 FE1,2 kC1,2 10 On the other hand, for the piston 3: FP3 = FE3 PeqS3 = FE3 = kC3 C3 - 2C1 - 2C2 Noting C the total torque transmitted by the intermediate gears 12, it follows that a quarter of the torque C is transmitted by the piston 1 and the piston 2, and half of the torque C is transmitted by the piston 3. The The proposed parallel gear train 1 therefore makes it possible to easily distribute a torque transmitted by the parallel intermediate gears 12, and to modulate this distribution as a function of the surface area of the piston sections 21.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2015-04-14 FR FR1553256A patent/FR3035163B1/en active Active
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