FR3035944A1

FR3035944A1 - Transmission et dispositif d'entrainement equipe de celle-ci

Info

Publication number: FR3035944A1
Application number: FR1654026A
Authority: FR
Inventors: Peter Boiger; Pinnekamp Burkhard Dr
Original assignee: Renk GmbH
Current assignee: Renk GmbH
Priority date: 2015-05-09
Filing date: 2016-05-04
Publication date: 2016-11-11
Anticipated expiration: 2036-05-04
Also published as: DE102015006084B4; FR3035944B1; GB2539559B; US20160327134A1; DE102015006084A1; GB2539559A; US10180178B2; GB201607679D0

Abstract

Transmission pour un dispositif d'entraînement d'une machine fournissant du travail et pour l'entraîner à une vitesse de rotation variable, réglable, comportant un premier ensemble de satellites (3) auquel est couplé un premier groupe d'entraînement (18) un second ensemble de satellites (5) auquel est couplée la machine fournissant un travail (19), le premier ensemble de satellites (3) et le second ensemble de satellites (5) comportant chacun des satellites (3a, 3b, 5a, 5b) installés sur au moins deux arbres de satellites (11a, 11b), communs, montés dans un porte-satellites (3). Le porte-satellites (3) est monté à rotation dans un boîtier de transmission (9) et entraîné par un second groupe d'entraînement (10).

Description

1 Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une transmission d'un dispositif d'entraînement d'une machine fournissant du travail, pour l'entraîner à une vitesse de rotation variable, réglable. L'invention a également pour objet un dispositif d'entraînement équipé d'une telle transmission pour entraîner une machine fournissant du travail à une vitesse de rotation variable, réglable.

Etat de la technique On connaît, selon la pratique, des applications dans lesquelles une machine fournissant du travail telle que par exemple un compresseur ou une pompe doivent être entraînés à une vitesse de rotation variable, réglable. Pour cela, en pratique, on utilise comme groupe d'entraînement des moteurs électriques équipés d'un convertisseur de fréquence ou encore une transmission avec une branche de combinaison entraînée par un moyen hydraulique ou électrique, et qui réalise ainsi la démultiplication variable dans la plage nécessaire. Ces deux solutions connues de par la pratique pour entraîner une machine four- nissant du travail à une vitesse de rotation variable, réglable, sont des solutions compliquées et coûteuses à cause des convertisseurs de fréquence de tension moyenne, nécessaires pour les puissances élevées servant à l'entraînement. But de l'invention Partant de cette situation, la présente invention a pour but de développer une transmission et un dispositif d'entraînement permettant de résoudre ce problème par une solution simple et économique. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, la présente invention a pour objet une trans- mission d'un dispositif d'entraînement d'une machine fournissant du travail et pour entraîner cette machine à une vitesse de rotation variable, réglable, comportant : un premier ensemble de satellites auquel est couplé un premier groupe d'entraînement, 3035944 2 un second ensemble de satellites auquel est couplée la machine fournissant un travail, le premier et le second ensemble de satellites comportant chacun des satellites installés sur au moins deux arbres de satellites, 5 communs, montés dans un porte-satellites, le porte-satellites étant monté à rotation dans un boîtier de transmission et entraîné par un second groupe d'entraînement. En d'autres termes, la transmission selon l'invention comporte un premier ensemble de satellites sur lequel on peut coupler 10 un premier groupe d'entraînement. La transmission comporte égale- ment un second ensemble de satellites qui peut être relié à la machine fournissant le travail. Le premier ensemble et le second ensemble ont des satellites portés par au moins deux arbres de satellites, communs, eux-mêmes montés dans un porte-satellites. Le porte-satellites est lui- 15 même monté à rotation dans un boîtier pour être entraîné par le second groupe d'entraînement. La transmission selon l'invention permet ainsi d'entraîner la machine fournissant du travail à une vitesse de rotation variable, réglable, et cela avec des moyens simples et économiques.

20 Les vitesses de rotation du dispositif selon l'invention, se situent entre environ 4 000 et environ 15 000 T/min alors que les vitesses de rotation d'entraînement se situent entre environ 1 500 et 3 600 T/min. Le principe de la combinaison à l'aide d'une transmission 25 planétaire utilise jusqu'alors des éléments tels qu'une roue à denture intérieure, un porte-satellites et une roue solaire pour l'entraînement ou la combinaison et la sortie du mouvement. La puissance des dispositifs connus est limitée à cause des limites techniques des diamètres des roues à denture intérieure ; des roues à denture intérieure ayant des 30 diamètres importants subiraient des contraintes tangentielles inaccep- tables. De façon préférentielle, le premier ensemble de satellites comporte une roue solaire à laquelle on peut coupler le premier groupe d'entraînement ; la roue solaire du premier ensemble est en prise avec 35 les satellites du premier ensemble installés sur les arbres de satellite.

3035944 3 En variante, le premier groupe d'entraînement est couplé à une roue à denture intérieure du premier ensemble de satellites, cette roue étant en prise avec les satellites du premier ensemble, installés sur les arbres de satellites. Le second ensemble de satellites a également une roue so- 5 laire qui est couplée à la machine fournissant le travail et cette roue so- laire du second ensemble est en prise avec les satellites du second ensemble installés sur les arbres de satellites. Cette réalisation de la transmission est simple et permet d'entraîner une machine fournissant du travail à une vitesse de rotation variable, réglable. Le couple à four- 10 nir par la combinaison (second groupe d'entraînement) correspond seu- lement à la différence entre le couple d'entrée et le couple de sortie. L'invention a également pour objet un dispositif d'entraînement comportant une transmission telle que définie ci-dessus, comportant : 15 un premier groupe d'entraînement couplé au premier ensemble de satellites de la transmission, une machine fournissant du travail couplée au second ensemble de satellites de la transmission, un second groupe d'entraînement couplé au porte-satellites de la 20 transmission et dont la vitesse de rotation est combinée à une vi- tesse de rotation dépendant de la vitesse de rotation du premier groupe d'entraînement, le premier groupe d'entraînement et/ou le second groupe d'entraînement étant entraînés à une vitesse de rotation variable, 25 réglable. Ce dispositif d'entraînement comporte ainsi une transmission selon l'invention, un premier groupe d'entraînement couplé au premier ensemble de satellites de la transmission, une machine fournissant du travail, couplée au second ensemble de satellites de la 30 transmission, un second groupe d'entraînement couplé au porte- satellites de la transmission et dont la vitesse de rotation est combinée en fonction de la vitesse de rotation du premier groupe d'entraînement, ce dernier et/ou le second groupe d'entraînement étant entraîné(s) à une vitesse de rotation variable, réglable. Un tel dispositif 35 d'entraînement qui se compose des deux groupes d'entraînement, de la 3035944 4 transmission et de la machine fournissant du travail permet d'entraîner la machine à une vitesse de rotation variable, réglable, et cela avec des moyens simples et économiques. Le second groupe d'entraînement peut être un moteur alimenté en basse tension avec un redresseur qui ne 5 représente qu'une fraction de la puissance du premier groupe d'entraînement. De façon préférentielle, le premier groupe fonctionne à une vitesse de rotation constante et le second groupe à une vitesse de rotation variable. Cette réalisation est particulièrement avantageuse 10 pour entraîner une machine fournissant du travail à une vitesse de rotation réglable, variable. Dessins La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de transmission et de dispositif 15 d'entraînement selon l'invention représentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est un schéma simplifié d'une première transmission selon l'invention et du dispositif d'entraînement équipé d'une telle transmission, 20 la figure 2 est un schéma simplifié d'un second mode de réalisation d'une transmission selon l'invention et d'un dispositif d'entraînement correspondant, la figure 3 est un schéma par blocs simplifié d'une troisième transmission selon l'invention et d'un dispositif d'entraînement corres- 25 pondant, et la figure 4 est un schéma très simplifié d'une autre transmission selon l'invention et d'un dispositif d'entraînement équipé d'une telle transmission. Description de modes de réalisation de l'invention 30 L'invention a pour objet une transmission pour un dispo- sitif d'entraînement d'une machine fournissant du travail, servant à entraîner cette machine à une vitesse de rotation variable, réglable. Réciproquement l'invention a également pour objet un dispositif d'entraînement pour une machine fournissant du travail qui doit être 35 entraînée à une vitesse de rotation variable, réglable.

3035944 5 La figure 1 montre un exemple de réalisation préférentielle d'une transmission ou d'un dispositif d'entraînement d'une machine fournissant du travail, pour entraîner cette machine à une vitesse de rotation variable, réglable.

5 La transmission de la figure 1 comporte un premier ensemble de satellites 3 ; sur lequel est couplé directement un arbre 1 de la transmission. L'arbre 1 qui est couplé au premier ensemble de satellites 3 est relié directement à un premier groupe d'entraînement 18, notamment par l'intermédiaire de la bride la de cet arbre 1.

10 La transmission 1 de la figure 1 comporte également un second ensemble de satellites 5. Ce second ensemble 5 est couplé directement à un autre arbre 7 de la transmission 1. La machine fournissant du travail 19 et qui doit être entraînée à une vitesse de rotation variable, réglable, est couplée directement à cet arbre 7, notamment par 15 la bride 7a de l'arbre 7. Le premier ensemble de satellites 3 et le second ensemble de satellites 5 ont chacun des satellites 3a, 3b ou 5a, 5b installés sur au moins deux arbres de satellites 11a, 1 lb, communs. Ainsi, la figure 1 montre deux arbres de satellites 11a, 1 lb ; l'arbre 1 la porte les satel- 20 lites 3a, 5a des ensembles 3 et 5 ; l'arbre 1 lb porte les satellites 3b, 5b des ensembles 3 et S. Il est à remarquer que l'on peut avoir plus de deux arbres de satellites 11a, 1 lb portant des satellites ; ainsi, on peut avoir trois ou quatre arbres de satellites avec les satellites correspondants.

25 Les arbres de satellites 11a, 1 lb sont montés à rotation dans un porte-satellites 4. Le porte-satellites 4 n'est pas relié solidairement au boîtier mais est monté à rotation dans le boîtier de transmission 9 ; la figure 1 montre les paliers à roulements 8a, 8b par lesquels le porte-satellites 4 est monté à rotation dans le boîtier 9 du dispositif 30 planétaire. Le porte-satellites 4 est entraîné par un second groupe d'entraînement 10. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, le premier groupe d'entraînement 18 relié directement à l'arbre 1 de la transmis- sion par la bride la, est ainsi couplé directement par l'arbre 1 à la roue 35 solaire 2 du premier ensemble de satellites 3, ce premier groupe 3035944 6 d'entraînement 18 entraîne ainsi les satellites 3a, 3b du premier ensemble 3, installés sur les arbres de satellites 11a, 1 lb. Les arbres de satellites 11a, 1 lb et ainsi également les satellites 5a, 5b du second ensemble 5 sont entraînés ; le second 5 ensemble de satellites 5 comporte une roue solaire 6 entraînée par les satellites 5a, 5b du second ensemble 5. Cette roue solaire 6 du second ensemble 5 est couplée à l'arbre 7 et par l'intermédiaire de celui-ci, à la machine 19 fournissant le travail, pour entraîner cette machine à une vitesse de rotation variable, réglable.

10 Selon la figure 1, les satellites 3a, 3b du premier ensemble 3 sont en prise avec la roue solaire 2 de ce premier ensemble 3 alors que les satellites 5a, 5b du second ensemble 5 sont en prise avec la roue solaire 6 du second ensemble de satellites S. Un dispositif d'entraînement utilisant la transmission de la figure 1, a ainsi le 15 premier groupe d'entraînement 18 relié à l'arbre 1, le second groupe d'entraînement 10 relié au porte-satellites 4 qui agit sur l'arbre 7 pour entraîner la machine 19 à une vitesse de rotation variable, réglable. Le premier groupe d'entraînement 18 relié à l'arbre 1 est de préférence un groupe d'entraînement fonctionnant à vitesse de rota- 20 tion constante. Le second groupe d'entraînement 10 qui attaque le porte-satellites 4 est de préférence un groupe d'entraînement à vitesse de rotation variable. Une partie de la puissance entraînant la machine fournissant le travail 19 est ainsi fournie par la premier groupe d'entraînement 18 relié par la bride la à l'arbre 1, et qui de préférence 25 tourne à vitesse de rotation constante. A la figure 1, ce premier groupe d'entraînement 18 entraîne, par la roue solaire 2 du premier ensemble 3, les satellites 3a, 3b et ainsi les arbres de satellites 11a, 1 lb auxquels les satellites 3a, 3b sont reliés solidairement. De la même manière, les satellites 5a, 5b du second ensemble 5 sont soli- 30 daires en rotation des arbres de satellites 11a, 1 lb ; ces satellites 5a, 5b entraînent à leur tour la roue solaire 6 du second ensemble 5 pour finalement fournir la partie de la puissance d'entraînement du premier groupe d'entraînement 18 à la machine 19 à entraîner à vitesse de rotation variable.

3035944 7 Comme déjà indiqué, les arbres de satellites 11a, 1 lb sont montés à rotation dans le porte-satellites 4. Le porte-satellites 4 est lui-même monté à rotation dans le boîtier de transmission 9 par des paliers à roulements 8a, 8b, ce qui lui permet de tourner.

5 L'entraînement du porte-satellites 4 se fait par l'intermédiaire du second groupe d'entraînement 10 dont la vitesse de rotation ou la puissance d'entraînement est combinée à la vitesse de rotation ou à la puissance d'entraînement du premier groupe d'entraînement 18 relié à l'arbre 1. Comme déjà indiqué, le premier groupe d'entraînement 18 relié à l'arbre 10 1 est de préférence entraîné à vitesse de rotation constante alors que le second groupe d'entraînement 10 qui est relié au porte-satellites 4 est de préférence entraîné à vitesse de rotation variable. Les deux groupes d'entraînement 18, 10 sont de préférence des moteurs électriques.

15 Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, le second groupe d'entraînement 10 est un moteur dont l'arbre creux porte directement le porte-satellites 4. On peut également interposer un étage de démultiplication entre le second groupe d'entraînement 10 et le porte-satellites 4.

20 Ainsi, la figure 2 montre une variante de la transmission ou du dispositif d'entraînement de la figure 1 ; dans cette variante, le second groupe d'entraînement 10 est couplé au porte-satellites 4 de la transmission 1 par l'intermédiaire d'un étage à roues coniques 12 ; cet étage 12 comporte une roue conique 14 et un arbre de roue conique 13.

25 La figure 3 montre une autre variante de la transmission ou du dispositif d'entraînement. Dans cette variante, le second groupe d'entraînement 10 est couplé par un étage à roues à denture droite avec la roue à denture droite 17 et l'arbre de pignon 16 du porte-satellites 4 de la transmission pour l'entraîner.

30 Comme déjà indiqué, la vitesse de rotation du porte- satellites 4 est réglable de façon variable par le second groupe d'entraînement 10, ce qui permet de réaliser une plage de vitesses de rotation de sortie, variables, réglables, de l'arbre 7 pour entraîner la machine fournissant le travail 19 ; cela se fait par la combinaison de la 35 vitesse de rotation ou de la puissance d'entraînement du second groupe 3035944 8 d'entraînement 10 avec la vitesse de rotation ou la puissance d'entraînement fournie par l'arbre 1 du premier groupe d'entraînement 18. Le second groupe d'entraînement peut ainsi fonctionner comme moteur ou comme générateur ou comme combinaison des deux.

5 La figure 4 montre une autre variante d'une transmission selon l'invention ; l'exemple de réalisation de la figure 4 diffère de l'exemple de réalisation de la figure 1 en ce que la puissance d'entraînement fournie à l'arbre 1 par le premier groupe d'entraînement 18 entraîne les satellites 3a, 3b du premier ensemble 3 non par 10 l'intermédiaire d'une roue solaire mais par une roue à denture inté- rieure 2a. Pour les autres caractéristiques, cet exemple de réalisation de la figure 4 correspond à l'exemple de réalisation de la figure 1. Bien que cela ne soit pas représenté, dans l'exemple de la figure 4, on peut également avoir un étage de démultiplication entre le 15 second groupe d'entraînement 10 et le porte-satellites 4 comme dans les exemples de réalisation des figures 2 et 3 ; cet étage de démultiplication peut se présenter sous la forme d'un étage à roues coniques 12 ou d'un étage à pignons droits 15. Les transmissions selon l'invention sont des transmis- 20 sions de combinaison. Les transmissions présentées sont des transmis- sions différentielles à deux ensembles de satellites 3, 5 ; la transmission est commutée entre les deux groupes d'entraînement 18, 10 et la machine fournissant le travail 19 pour l'entraîner à une vitesse de rotation variable, réglable. L'un des groupes d'entraînement tourne à vitesse de 25 rotation constante et l'autre, à vitesse de rotation variable. Bien que ce- la ne soit pas un choix préférentiel, il est également possible de réaliser les deux groupes d'entraînement comme groupes tournant à vitesse de rotation variable et réglable. Dans les exemples de réalisation présentés, le premier 30 groupe d'entraînement 18 entraîne le premier étage planétaire 3 par une roue solaire 2 ou une roue à denture intérieure 2a en prise avec les satellites 3a, 3b. Le second groupe d'entraînement 10 entraîne un porte-satellites 4 monté à rotation dans le boîtier 9. La sortie du mouvement se fait par l'intermédiaire du second ensemble de satellites 5 de la 35 transmission vers la machine fournissant un travail 19.

3035944 9 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Arbre la Bride 5 2 Roue solaire 2a Roue à denture intérieure 3 Ensemble de satellites 3a Satellite 3b Satellite 10 4 Porte-satellites 5 Ensemble de satellites 5a Satellite 5b Satellite 6 Roue solaire 15 7 Arbre 7a Bride 8a Palier 8b Palier 9 Boîtier 20 10 Groupe d'entraînement 1 la Arbre de satellites 1 lb Arbre de satellites 12 Etage de roues coniques 13 Arbre de roue conique 25 14 Roue conique 15 Etage de roues à denture droite 16 Arbre de pignon 17 Roue à denture droite 18 Groupe d'entraînement 30 19 Machine produisant du travail

Claims

REVENDICATIONS1°) Transmission pour un dispositif d'entraînement d'une machine fournissant du travail et pour entraîner cette machine avec une vitesse de rotation variable, réglable, comportant : un premier ensemble de satellites (3) auquel est couplé un premier groupe d'entraînement (18), un second ensemble de satellites (5) auquel est couplée la machine fournissant un travail (19), le premier ensemble de satellites (3) et le second ensemble de satel- lites (5) comportant chacun des satellites (3a, 3b, 5a, 5b) installés sur au moins deux arbres de satellites (11a, 1 lb), communs, montés dans un porte-satellites (4), le porte-satellites (4) étant monté à rotation dans un boîtier de transmission (9) et entraîné par un second groupe d'entraînement (10).
2°) Transmission selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier ensemble de satellites (3) comporte une roue solaire (2) à la- quelle peut être couplé le premier groupe d'entraînement (18), * la roue solaire (2) du premier ensemble de satellites (3) étant en prise avec les satellites (3a, 3b) du premier ensemble (3), installés sur les arbres de satellites (11a, 1 lb).
3°) Transmission selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier ensemble de satellites (3) comporte une roue à denture intérieure (2a) à laquelle peut être couplé le premier groupe d'entraînement (18), * la roue à denture intérieure (2a) du premier ensemble de satellites (3) étant en prise avec les satellites (3a, 3b) du premier ensemble (3), installés sur les arbres de satellites (11a, 1 lb).
4°) Transmission selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que 3035944 11 le second ensemble de satellites (5) comporte une roue solaire (6) sur laquelle peut être couplée la machine fournissant du travail (19), * la roue solaire (6) du second ensemble de satellites (5) étant en prise avec les satellites (5a, 5b) du second ensemble (5) installés 5 sur les arbres de satellites (11a, 1 lb).
5°) Dispositif d'entraînement d'une machine fournissant du travail, destiné à être entraîné à une vitesse de rotation variable, réglable, comportant 10 une transmission selon l'une des revendications 1 à 4, un premier groupe d'entraînement (18) couplé au premier ensemble de satellites (3) de la transmission, une machine fournissant du travail (19) couplée au second ensemble de satellites (5) de la transmission, 15 un second groupe d'entraînement (10) couplé au porte-satellites (4) de la transmission et dont la vitesse de rotation est combinée à une vitesse de rotation dépendant de la vitesse de rotation du premier groupe d'entraînement (18), le premier groupe d'entraînement (18) et/ou le second groupe 20 d'entraînement (10) étant entraînés à une vitesse de rotation va- riable, réglable.
6°) Dispositif d'entraînement selon la revendication 5, caractérisé en ce que 25 le premier groupe d'entraînement (18) est entraîné à une vitesse de rota- tion constante et le second groupe d'entraînement (10) est entraîné à une vitesse de rotation variable.
7°) Dispositif d'entraînement selon la revendication 5 ou 6, 30 caractérisé en ce que le second groupe d'entraînement (10) est un moteur à arbre creux, couplé directement sur le porte-satellites (4) entraînant celui-ci.
8°) Dispositif d'entraînement selon la revendication 5 ou 6, 35 caractérisé en ce que 3035944 12 le second groupe d'entraînement (10) est couplé par un étage à roues coniques (12) au porte-satellites (4) et entraîne celui-ci.
9°) Dispositif d'entraînement selon la revendication 5 ou 6, 5 caractérisé en ce que le second groupe d'entraînement (10) est couplé au porte-satellites (14) par un étage à roues dentées droites (15) et entraîne celui-ci.
10°) Dispositif d'entraînement selon l'une des revendications 5 à 9, 10 caractérisé en ce que le premier groupe d'entraînement (18) et le second groupe d'entraînement (10) sont des moteurs électriques. 15