FR3057328A1

FR3057328A1 - Engrenage a onde de deformation associant des moyens elastiques et un moyeu a une denture externe

Info

Publication number: FR3057328A1
Application number: FR1659751A
Authority: FR
Inventors: Michael Wascheul; Xavier Lelasseux
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: Stellantis Auto Sas Fr
Priority date: 2016-10-10
Filing date: 2016-10-10
Publication date: 2018-04-13
Anticipated expiration: 2036-10-10
Also published as: FR3057328B1

Abstract

L'invention consiste en un engrenage à onde de déformation, comprenant : une couronne avec une denture interne (7), une denture externe à l'intérieur de la denture interne (7) et un générateur d'ondes, apte à déplacer la denture externe de manière à ce qu'elle roule sur la denture interne (7). Elle comprend en outre un moyeu (9), des moyens de liaison élastique (11), pouvant être notamment des ressorts de compression (11) ou à lame de compression, entre le moyeu (9) et la denture externe (7). Ces moyens élastiques (11) sont aptes à permettre un déplacement radial de la denture externe par rapport au moyeu tout en assurant une transmission de couple entre ladite denture et ledit moyeu.

Description

Titulaire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.

Demande(s) d’extension

Mandataire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.

ENGRENAGE A ONDE DE DEFORMATION ASSOCIANT DES MOYENS ELASTIQUES ET UN MOYEU A UNE DENTURE EXTERNE.

FR 3 057 328 - A1

15/) L'invention consiste en un engrenage à onde de déformation, comprenant: une couronne avec une denture interne (7), une denture externe à l'intérieur de la denture interne (7) et un générateur d'ondes, apte à déplacer la denture externe de manière à ce qu'elle roule sur la denture interne (7). Elle comprend en outre un moyeu (9), des moyens de liaison élastique (11), pouvant être notamment des ressorts de compression (11) ou à lame de compression, entre le moyeu (9) et la denture externe (7). Ces moyens élastiques (11 ) sont aptes à permettre un déplacement radial de la denture externe par rapport au moyeu tout en assurant une transmission de couple entre ladite denture et ledit moyeu.

ENGRENAGE À ONDE DE DÉFORMATION ASSOCIANT DES MOYENS ÉLASTIQUES ET UN MOYEU À UNE DENTURE EXTERNE

L’invention a trait au domaine des véhicules automobiles en particulier au domaine des transmissions et des réducteurs de vitesses. Elle concerne plus particulièrement un engrenage à onde de déformation.

Les réducteurs de vitesses de véhicules à moteur peuvent notamment comporter des trains épicycloïdaux. Ces trains sont généralement constitués d’un planétaire externe (ou couronne) à denture interne, d’un planétaire central et de satellites engrenés entre les planétaires, et qui y sont fixés par le porte-satellites. Ces trains épicycloïdaux ont un bon rapport de réduction de vitesses avec un rendement convenable mais, du fait de l’association de plusieurs engrenages situés sur des axes différents, ils restent volumineux et encombrants, particulièrement dans un véhicule.

Il est aussi possible d’utiliser des réducteurs cycloïdaux qui permettent une plus grande précision, mais ont plusieurs inconvénients, dont le fait d’être sujets à des vibrations internes et d’avoir un rendement moins important à des vitesses élevées. Ces deux types de réducteurs présentent d’autres désagréments : ils sont chers, et sont constitués par une grande quantité de pièces, d’où l’intérêt de développer l’utilisation des engrenages à onde de déformation dans les véhicules.

Le document de brevet publié EP 501 522 B2 décrit un engrenage à onde de déformation. Il comprend une couronne à denture interne rigide, une denture externe flexible placée à l’intérieur de ladite couronne, et un générateur d’ondes. Ce générateur est inséré de force dans la denture externe, de telle sorte que cela provoque une rotation entre la denture interne et ladite denture externe. Le générateur est lui- même constitué de deux éléments : une came centrale elliptique et un support à billes. Ce système de réducteur de vitesses, du fait d’un nombre de dents moins élevé sur la denture externe que sur la couronne rigide, permet de mettre en mouvement l’arbre de sortie, situé au niveau de ladite denture, avec un rapport de réduction élevée, et ce de manière plus efficace qu’avec d’autres réducteurs. Cette conception présente d’autres avantages, notamment grâce à l’utilisation d’arbres coaxiaux, permettant une diminution de l’encombrement de l’engrenage comparé aux systèmes connus. Il présente toutefois l’inconvénient d’être sujet à de fortes vibrations.

Le document de brevet publié DE 10 2004 024 965 B3 décrit également un engrenage à onde de déformation, pouvant être utilisé dans les réducteurs ou dans les transmissions, notamment pour le réglage d’un siège de véhicule. Il est constitué au centre d’un générateur d’ondes, à la périphérie duquel on retrouve une denture externe flexible elle-même engrenée dans une couronne rigide, qui se fixe sur le siège. Cette couronne est fermée par une poignée située vers l’extérieur de l’appareil. On retrouve également dans ce système une bague centrale, qui va se positionner sur la poignée par l’intermédiaire d’une deuxième bague. Cette poignée possède une denture centrale qui va se placer sur la denture flexible. Cet engrenage comporte également un ressort, situé entre les deux bagues, qui sert à diminuer le jeu entre les pièces, et ainsi à réduire les vibrations. Ce système présente toutefois le désavantage d’être complexe, car il est constitué d’un grand nombre de pièces différentes, et qu’il serait difficile d’adapter aux différentes utilisations que l’on pourrait avoir dans un véhicule.

De manière générale, un engrenage à onde de déformation présente la particularité que la denture externe doit présenter une certaine flexibilité pour pouvoir engrener avec la denture interne à deux zones diamétralement opposées et, en même temps, présenter une rigidité suffisante pour transmettre le couple de sortie.

L’invention a pour objectif de proposer une solution palliant au moins l’un des inconvénients de l’état de la technique, plus particulièrement de l’état de la technique susmentionné. En particulier, l’invention a pour objectif d’améliorer la souplesse des engrenages à onde de déformation, et de mieux maîtriser la combinaison de flexibilité et de rigidité au niveau de la denture externe, nécessaire à son fonctionnement. Plus particulièrement encore, l’invention a pour objectif de permettre aussi de diminuer les vibrations entre les pièces et d’en réduire l’encombrement.

L’invention a pour objet un engrenage à onde de déformation, comprenant : une couronne avec une denture interne ; une denture externe à l’intérieur de la denture interne ; un générateur d’ondes apte à déplacer la denture externe de manière à ce qu’elle roule sur la denture interne ; caractérisé en ce qu’il comprend en outre: un moyeu, des moyens de liaison élastique entre le moyeu et la denture externe aptes à permettre un déplacement radial de la denture externe par rapport au moyeu tout en assurant une transmission de couple entre ladite denture et ledit moyeu.

Selon un mode avantageux de l’invention, les moyens élastiques sont configurés pour permettre un déplacement relatif en rotation entre la denture externe et le moyeu.

Avantageusement, le moyeu comprend au moins deux zones d’ancrage réparties le long de la périphérie dudit moyeu, la denture externe comprend au moins deux zones d’ancrage réparties le long de la périphérie de ladite denture, les zones du moyeu et de la denture externe étant interdigitées, les moyens élastiques étant disposés entre lesdites zones d’ancrage du moyeu et de la denture externe.

Préférentiellement, le moyeu et la denture externe présentent trois zones d’encrages chacun. Les zones d’ancrages du moyeu et de la denture externe sont décalées de telle façon à ce qu’elles soient interdigitées et insérées dans les coupelles de réception, qui sont elles-mêmes situées entre chaque ressort de compression. Ce système permet une plus grande facilité d’assemblage des pièces.

Avantageusement, les zones d’ancrage du moyeu et de la denture externe forment des bras s’étendant radialement ou axialement.

Selon un mode avantageux de l’invention, les moyens élastiques comprennent des ressorts de compression, préférentiellement à boudin, entre les zones d’ancrage du moyeu et de la denture externe.

Avantageusement, les moyens élastiques comprennent également des coupelles de réception des extrémités des ressorts de compression, lesdites coupelles étant fixées aux zones d’ancrage du moyeu et de la denture externe.

Selon un mode avantageux de l’invention les moyens élastiques comprennent au moins une lame formant des ondulations le long de la périphérie du moyeu et de la denture externe.

Avantageusement, la ou les lames forment un anneau, les ondulations formant des creux externes et internes, les zones d’ancrage du moyeu et de la denture externe coopérant avec les creux externes et les zones d’ancrage de l’autre du moyeu et de la denture externe coopérant avec les creux internes.

Préférentiellement, dans le cas où les moyens élastiques sont des lames et forment un anneau, ces lames comprennent des cales situées dans les creux externes des ondulations. Ces cales vont servir à la fixation des zones d’ancrages du moyeu et de la denture externe. De la même façon que précédemment, ces zones sont inter digitées selon qu’elles sont sur le moyeu ou sur la denture externe, elles ne se fixent donc pas sur les mêmes cales. Ce système présente l’avantage d’avoir une production d’un nombre limité de pièces, souvent à partir de mêmes moules, ce qui permet une simplification de la mise en oeuvre de l’invention.

Selon un mode avantageux de l’invention, les creux externes et internes de la ou des lames coopèrent avec les zones d’ancrage par simple appui.

Avantageusement, la denture externe forme un anneau déformable élastiquement par le générateur d’ondes.

Les caractéristiques de cette invention sont intéressantes dans la mesure où elles permettent d’une part de faciliter le fonctionnement de la couronne en limitant le nombre de paramètres entrant en jeu dans sa conception. Elle présente également l’avantage de ne pas produire de vibrations ou d’acyclismes, contrairement aux trains cycloïdaux connus de l’art antérieur, et de ne pas être encombrant, du fait notamment de la présence de moyens de liaison élastique. Le nombre de pièces nécessaire à sa production sont également limitées.

D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l’aide de la description et des dessins parmi lesquels :

- La figure 1 est un schéma d’un engrenage à onde de déformation,

- Les figures 2 et 3 sont des vues latérales et en perspective d’un système de denture externe d’un engrenage selon un premier mode de réalisation de l’invention,

- La figure 4 est une vue éclatée et en perspective de la denture des figures 2 et 3,

- Les figures 5 et 6 sont des vues latérales et en perspective d‘un système de denture externe d’un engrenage selon un deuxième mode de réalisation,

- La figure 7 est une vue éclatée et en perspective de la denture des figures 5 et 6.

La figure 1 représente de manière schématique un engrenage à onde de déformation 1 conforme à l’invention, comprenant une couronne avec une denture interne 3/103, un générateur d’ondes 5/105 placé en son centre et une denture externe 7/107, agencée à l’intérieur de la couronne 3/103. Le générateur d’ondes 5/105 est constitué d’une came interne et d’un support à billes, situé sur la périphérie de la came. Il est inséré dans la denture externe 7/107 de telle façon à ce que seules deux extrémités diamétralement opposées de ladite denture soient engrenées dans la couronne externe 3/103. Cette denture 7/107 possède un nombre inférieur de dents par rapport au nombre porté par la couronne 3/103, afin de permettre une rotation de l’arbre de sortie associé à ladite denture, par rapport à l’arbre d’entrée situé au niveau de la came interne du générateur d’ondes 5/105.

Les figures 2 à 4 sont des vues latérales en perspective et éclatées d’un système de denture externe à ressorts de compression, compatible avec l’engrenage de la figure 1, selon un premier mode de réalisation de l’invention. Ce système comprend une denture externe 7 et un moyeu 9, séparés par des moyens élastiques. Ces moyens élastiques sont préférentiellement des ressorts de compression 11, et plus préférentiellement des ressorts à boudin. Ces ressorts sont joints par des coupelles de réception 13, qui servent à la fois de support aux ressorts et permettent de maintenir le moyeu 9 à la denture externe 7. Le moyeu 9 et la denture externe 7 présentent au moins deux zones d’ancrage, préférentiellement trois, numérotées respectivement 9A, 9B, 9C et 7A, 7B, 7C sur les figures. Ces zones d’ancrages sont particulièrement visibles sur la figure 4. Elles vont permettre la fixation du moyeu 9 et de la denture externe 7 sur les coupelles de réception 13. Il n’y a pas de contact direct entre le moyeu et la denture externe, les zones de fixation étant interdigitées. Le générateur d’ondes, sur ces figures, n’est pas représenté, il est toutefois positionné au centre de la denture externe 7.

Dans ce premier mode de réalisation, lorsque le générateur d’ondes 5 fonctionne, il n’entraine pas la rotation de la denture externe 7. Cette denture 7 engrène avec la couronne 3, et, du fait de son nombre de dents moins élevé que la couronne externe 3, va tourner plus lentement et dans le sens opposé que le générateur d’ondes 5. Le mouvement de la denture externe 7 va conduire à une déformation des ressorts de compression 11 suivant le déplacement de la denture externe 7, ce qui va permettre une meilleure flexibilité de ladite denture 7, donc une meilleure souplesse dans l’engrenage. Cela diminue également les vibrations pouvant être occasionnées lors du fonctionnement de cet engrenage.

Les figures 5 et 6 sont des vues latérales en perspective et éclatée d’un système de denture externe à ressorts à lames de compression, compatible avec l’engrenage de la figure 1, selon un second mode de réalisation de l’invention. Ces figures reprennent la numérotation des figures précédentes pour les éléments identiques ou similaires, la numération étant toutefois incrémentée de 100. Il est par ailleurs fait référence à la description de ces éléments en relation avec le premier mode de réalisation. Des numéros spécifiques compris entre 100 et 200 sont utilisés pour les éléments spécifiques à ce mode de réalisation.

Dans ce mode de réalisation, la denture externe 107 est liée au moyeu 109 par des ressorts à lames de compression 111. Ces ressorts forment un anneau ondulé, présentant des creux internes et externes. Dans les creux externes des lames et sur la partie externe de l’anneau, on retrouve des cales 115, qui vont servir de support aux zones d’ancrage de la denture externe 107 ou du moyeu 109. Ces zones d’ancrages sont respectivement numérotées 107A, 107B, 107C ou 109A, 109B, 109C. La figure 7 est une vue latérale éclatée en perspective de la denture externe et montre le positionnement des différentes pièces, on retrouve également le fait que ces zones d’ancrage sont interdigitées.

Dans ce second mode de réalisation, les mouvements du générateur d’ondes 105 et de la denture externe 107 par rapport à la couronne 103 sont les mêmes que dans le premier mode de réalisation. Toutefois, la particularité de ce système est que les ressorts sont des ressorts à lames de compression 111. Ceux -ci, par le biais des cales 115, vont pouvoir se déformer en suivant le mouvement de rotation subit par la denture externe 107 lors du fonctionnement du générateur d’ondes 105. De la même façon que dans le premier mode de réalisation, cela améliore la flexibilité de la denture externe 107 et la souplesse de l’engrenage.

Claims

Revendications

1- Engrenage à onde de déformation (1), comprenant :

- une couronne avec une denture interne (3, 103) ;

- une denture externe à l’intérieur de la denture interne (7 ; 107) ;

- un générateur d’ondes (5, 105) apte à déplacer la denture externe de manière à ce qu’elle roule sur la denture interne ;

caractérisé en ce qu’il comprend en outre:

- un moyeu (9 ; 109),

- des moyens de liaison élastique (11 ; 111) entre le moyeu (9 ; 109) et la denture externe (7 ; 107) aptes à permettre un déplacement radial de la denture externe par rapport au moyeu tout en assurant une transmission de couple entre ladite denture et ledit moyeu.
2- Engrenage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens élastiques sont configurés pour permettre un déplacement relatif en rotation entre la denture externe (7 ; 107) et le moyeu (9 ; 109).
3. Engrenage (1) selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le moyeu comprend au moins deux zones d’ancrage (9A, 9B, 9C ; 109A, 109B, 109C) réparties le long de la périphérie dudit moyeu (9 ;109), la denture externe (7 ;107) comprend au moins deux zones d’ancrage (7A, 7B, 7C ; 107A, 107B, 107C) réparties le long de la périphérie de ladite denture (7 ;107), les zones du moyeu et de la denture externe étant interdigitées, les moyens élastiques étant disposés entre lesdites zones d’ancrage du moyeu et de la denture externe.
4. Engrenage (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les zones d’ancrage du moyeu (9A, 9B, 9C ; 109A, 109B, 109C) et de la denture externe (7A, 7B, 7C ; 107A, 107B, 107C) forment des bras s’étendant radialement ou axialement.
5. Engrenage (1) selon l’une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les moyens élastiques comprennent des ressorts de compression (11), préférentiellement à boudin, entre les zones d’ancrage du moyeu (9A, 9B, 9C) et de la denture externe (7A, 7B ; 7C).
6. Engrenage (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens élastiques comprennent également des coupelles de réception (13) des extrémités des ressorts de compression, lesdites coupelles étant fixées aux zones d’ancrage du moyeu (9A, 9B, 9C) et de la denture externe (7A, 7B, 7C).
7. Engrenage (1) selon l’une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les moyens élastiques comprennent au moins une lame (111) formant des ondulations

5 le long de la périphérie du moyeu (109) et de la denture externe (107).
8. Engrenage (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la ou les lames forment un anneau, les ondulations formant des creux externes et internes, les zones d’ancrage du moyeu et de la denture externe coopérant avec les creux externes et les zones d’ancrage de l’autre du moyeu et de la denture externe

10 coopérant avec les creux internes.
9. Engrenage (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que les creux externes et internes de la ou des lames coopèrent avec les zones d’ancrage par simple appui.
10. Engrenage (1) selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la denture externe (7, 107) forme un anneau déformable élastiquement par le
15 générateur d’ondes.