Dispositif de réduction planétaire
La présente invention concerne un dispositif de réduction planétaire.
L'invention vise notamment un dispositif ayant un important rapport de réduction basé sur le principe d'un réducteur Wolfrom. Le principe d'un réducteur de type Wolfrom connu est illustré dans la Fig. 1. Un tel réducteur 1 ' comporte un rotor d'entrée 2' comprenant un pignon 3' et un axe d'entrée 4', un rotor de sortie 5' comprenant une couronne mobile 6' à denture intérieure et un axe de sortie 7', trois satellites 8' (seulement un est illustré) comprenant une première roue dentée 9' et une deuxième roue dentée 10' et une couronne fixe 10' à denture intérieure. La première roue dentée 9' est couplée avec le pignon et la couronne fixe 10', alors que la deuxième roue dentée 10' est couplée avec la couronne mobile 6'. Le rotor d'entrée 2' est monté sur un palier 12' et le rotor de sortie 5' est monté sur un palier 13'. Les réducteurs conventionnels fabriqués sous ce principe nécessitent l'usinage de cinq dentures différentes, c'est-à-dire du pignon 3', de la première roue 9' et de la deuxième roue 10' du satellite 8', de la couronne fixe 11 ', et de la couronne mobile 6'. L'usinage de dentures différentes est coûteux, du fait qu'il nécessite des outils différents et que le temps de production est augmenté. Des réducteurs conventionnels de ce type sont en outre composés d'une multitude de pièces pour le support et le guidage des rotors, telles que des paliers séparés et des pièces de boîtier, ainsi que des axes de guidage des satellites.
Au vu de ces inconvénients, un but de l'invention est de fournir un dispositif de réduction planétaire fiable mais peu coûteux, notamment ayant une construction qui permet de réduire le temps et le coût de fabrication. Il est avantageux de fournir un dispositif de réduction présentant un faible jeu de rattrapage lorsque la direction de rotation est inversée. Il est en outre avantageux de fournir un dispositif de réduction compact et rigide.
Des buts de l'invention sont réalisés par un dispositif de réduction planétaire selon la revendication 1.
Dans la présente invention, un dispositif de réduction planétaire comportant un rotor d'entrée comprenant un pignon, un rotor de sortie comprenant une couronne mobile à denture intérieure, une couronne fixe à denture intérieure et des satellites engrenant, d'une part, le pignon d'entrée et comprenant des premières et deuxièmes roues dentées ou premières et deuxièmes parties de roue dentée engrenant respectivement les couronnes fixes et mobiles, d'autre part, est caractérisé en ce que le diamètre des points de contact de la denture de la couronne fixe avec la denture de la première partie de roue dentée du satellite est essentiellement identique au diamètre des points de contact de la denture de la couronne mobile avec la denture de la deuxième partie de roue dentée du satellite. Pour obtenir le rapport de réduction, les couronnes fixe et mobile ont un nombre de dents différent, par exemple d'une à trois dents de différence, les dents des couronnes fixe et mobile étant formées par le même outil.
Des buts de l'invention sont aussi réalisés par un dispositif de réduction planétaire selon la revendication 2.
Selon la présente invention, un dispositif de réduction planétaire comportant un rotor d'entrée comprenant un pignon, un rotor de sortie comprenant une couronne mobile à denture intérieure, une couronne fixe à denture intérieure et des satellites engrenant, d'une part, le pignon et comprenant des premières et deuxièmes roues dentées ou premières et deuxièmes parties de roue dentée engrenant respectivement les couronnes fixe et mobile, d'autre part, est caractérisé en ce que le pignon engrène les première et deuxième roues dentées ou première et deuxième parties de roue dentée des satellites.
Des buts de l'invention sont aussi réalisés par un dispositif de réduction planétaire selon la revendication 11.
Selon la présente invention, un dispositif de réduction planétaire comportant un rotor d'entrée comprenant un pignon, un rotor de sortie comprenant une couronne mobile à denture intérieure, une couronne fixe à denture intérieure et des satellites engrenant, d'une part, le pignon et comprenant des premières et deuxièmes roues dentées ou premières et deuxièmes parties de roue dentée engrenant respectivement les couronnes fixe et mobile, d'autre part, est caractérisé en ce qu'il comporte un organe de rattrapage de jeu disposé entre le pignon et les satellites pour éliminer ou réduire le jeu entre les satellites et les couronnes.
Les dentures des premières et deuxièmes parties de roue des satellites engrenant respectivement les couronnes fixe et mobile peuvent être essentiellement identiques de façon à pouvoir être fabriquées par le même outil, notamment du fait que les diamètres des points de contact avec les couronnes sont essentiellement identiques et que la denture des couronnes est taillée par le même outil. La fabrication du dispositif de réduction selon l'invention par rapport à un dispositif conventionnel est plus rapide et nécessite moins d'outils, ce qui entraîne une réduction des coûts de fabrication. Cette construction permet en outre de réaliser un pignon d'entrée avec des parties de roues dentées engrenant respectivement les deux parties de roues dentées des satellites de façon à augmenter la rigidité et la stabilité du dispositif tout en améliorant sa compacité.
Un organe, tel qu'une bague ou rondelle, peut être disposé entre les satellites et le pignon et entre les deux parties de roue dentée, cet organe pouvant servir pour le rattrapage du jeu et/ou le positionnement et le guidage axial des satellites par rapport au pignon d'entrée. Une construction simple et compacte est donc réalisée.
L'organe peut être élastique et agencé de façon à repousser les satellites radialement vers l'extérieur, de sorte à éliminer le jeu entre la denture des couronnes et celle des satellites. L'organe peut par exemple comprendre une rondelle élastique, libre en rotation et s'engageant dans une rainure de chacun des satellites. La rainure permet de positionner la rondelle axialement par rapport aux satellites. La rotation des rondelles entraînées par les satellites permet de réduire le frottement et ainsi l'usure entre l'organe et les satellites. L'organe de rattrapage du jeu peut aussi prendre d'autres formes, par exemple comprendre un ressort ayant des parties en appui contre les satellites pour les repousser radialement vers l'extérieur.
Le rotor de sortie peut être guidé et positionné par un palier comprenant des surfaces d'appui intégrées directement à une partie de boîtier. Ceci permet de réduire le nombre de pièces, la taille et le coût du dispositif.
D'autres buts et aspects avantageux de l'invention ressortiront de la description et des revendications suivantes, et des dessins annexés dans lesquels
la Fig. 1 est un schéma simplifié d'un réducteur planétaire conventionnel;
la Fig. 2 est une coupe longitudinale d'un dispositif de réduction planétaire selon l'invention;
la Fig. 3 est une vue du profil des dents des satellites et des couronnes fixes et mobiles, respectivement;
la Fig. 4 est une coupe longitudinale d'une autre forme d'exécution d'un dispositif de réduction planétaire selon l'invention, assemblé à un moteur électrique conventionnel;
la Fig. 5 est une coupe transversale de la forme d'exécution selon la Fig. 4;
la Fig. 6 est une coupe longitudinale d'une autre forme d'exécution d'un dispositif de réduction planétaire selon l'invention;
la Fig. 7 est une coupe transversale du dispositif de la Fig. 6 selon la ligne VII- VII; et
la Fig. 8 est une coupe transversale d'un dispositif de réduction planétaire muni d'un organe de rattrapage de jeu selon une autre variante.
En faisant référence à la Fig. 2, aux Figures 4 et 5 et aux Figures 6 et 7, un dispositif de réduction planétaire 1 , 101 , 201 selon l'invention comporte un rotor d'entrée 2, 102, 202 comprenant un pignon 3, 103, 203 et un axe d'entrée 4, 104, 204, une couronne fixe 11 , 1 11 , 21 1 à denture intérieure et un rotor de sortie 5, 105, 205 comprenant une couronne mobile 6, 106, 206 à denture intérieure et un axe de sortie 7, 107, 207. Des satellites 8, 108, 208 comprenant une première partie de roue dentée 9, 109, 209 et une deuxième partie de roue dentée 10, 110, 210 engrènent, respectivement, la couronne fixe 11 , 111 , 211 et la couronne mobile 6, 106, 206 d'une part, et le pignon 3, 103, 203, d'autre part. Le dispositif peut être muni de un à cinq satellites, mais, de préférence, n'a que deux, voire trois satellites. L'axe d'entrée 2, 102, 202 est supporté par un palier 12, 112, 212 et le rotor de sortie 5, 105, 205 est supporté par un palier 13, 113, 213.
Les couronnes et les satellites sont montées dans un boîtier 14, 114, 214 comprenant deux parties de boîtier 15, 115, 215; 16, 116, 216. La couronne fixe 11 , 111 , 211 est logée dans la première partie du boîtier 15, 1 15 et attachée à cette partie par des vis ou autres moyens connus, tels que par rivetage, collage ou soudage.
Dans la forme d'exécution de la Fig. 4, la première partie de boîtier 115 est en une matière plastique ou une autre matière qui peut être formée dans un moule, cette partie de boîtier étant surmoulée sur la couronne fixe 111 , de sorte que la construction est particulièrement compacte et peut être fabriquée à bas coût. Des trous 133 dans la couronne fixe permettent de bien positionner et retenir la couronne à la partie de boîtier.
Dans la forme d'exécution de la Fig. 6, les parties de boîtier 215, 216 sont en tôle emboutie et soudées ensemble, cette construction étant particulièrement compacte et peut être fabriquée à bas coût. La couronne fixe 211 est soudée à la partie de boîtier 215, par exemple par des points de soudage 233.
Dans les formes d'exécution des Figures 2 et 4, la deuxième partie de boîtier 16, 116 comporte le palier radial 13, 113 formé intégralement avec cette partie de boîtier et consistant en des surfaces cylindriques frottant contre une surface cylindrique 17, 117 complémentaire d'un flasque 18, 118 du rotor 5, 105. Les surfaces 17, 117; 13, 113 forment ainsi un palier lisse pour le positionnement axial du rotor de sortie. Le dispositif comporte en outre un palier axial pour le positionnement axial du rotor de sortie. Le palier axial comprend des surfaces de butée axiales 19, 119 protubérant de la deuxième partie de boîtier 16, 116 et butant contre une surface complémentaire 20, 120 du flasque 18, 118 orthogonale à l'axe de rotation 21 du rotor de sortie 5, 105. La couronne mobile 6, 106 est fixée au flasque 18, 118 par des vis ou d'autres moyens connus.
Dans la forme d'exécution de la Fig. 4, la couronne mobile est surmoulée par le flasque 18 qui est en une matière plastique ou une autre matière pouvant être moulée. La couronne mobile 106 a une construction similaire à la couronne fixe en ce qu'elle est munie de trous 134 dans lesquels la matière plastique du flasque est injectée pour fixer et positionner la couronne sur le flasque.
L'axe de sortie 7 peut être formé intégralement avec le flasque 18 ou peut être fixé au flasque 118 formé séparément. A cet effet, le flasque 118 est surmoulé sur l'axe de sortie 107 qui est muni d'une rainure et de dents ou d'un moletage 146 à son extrémité ou d'autres formes permettant de transmettre le couple spécifié dans cette interface plastique/métal.
Dans les formes d'exécution des Figures 2 à 5, le boîtier 14 du dispositif, et notamment la partie de boîtier 16, 116 comprenant les paliers radial 13, 113 et axial 19, 119 peut être en un matériau tel que du teflon ou nylon ou d'un autre polymer ayant un coefficient de frottement très faible par rapport à un flasque 18, 118 en métal ou en plastique ou en un matériau composite, réduisant ainsi les pertes énergétiques et l'usure. Comme montré dans la Fig. 4, les satellites 108 peuvent être positionnés axialement dans le boîtier par des surfaces d'appui 140, 141 des parties de boîtier 115, 116, respectivement. Si les parties de boîtier sont en un matériau plastique ou composite, les parties de boîtier peuvent avantageusement être assemblées par soudure à ultrason, ou par l'engagement de protubérances 142 d'une des parties de boîtier contre des épaules complémentaires 143 d'une languette ou paroi élastique 144 de l'autre partie de boîtier 116. Ces moyens d'encliquetage permettent d'assembler rapidement et sans moyens supplémentaires les parties de boîtier. Pour améliorer ou assurer la position axiale ou pour limiter le frottement des couronnes l'une par rapport à l'autre, le dispositif peut en outre être muni d'une rondelle 145 entre les couronnes fixe 111 et mobile 106, respectivement.
Le moulage des parties de boîtier en matière plastique et du flasque du rotor de sortie permet de réduire le temps d'assemblage, le nombre de pièces et par conséquent le coût du réducteur. Cette construction permet aussi d'alléger le dispositif tout en maintenant sa rigidité.
Dans la forme d'exécution de la Fig. 6, la couronne mobile 206 est fixée à l'axe de sortie 207 au moyen d'un flasque 218 en tôle emboutie. Le flasque 218 est
fixé, d'une part, à la couronne mobile 206 par des points de soudage 234 et, d'autre part, également par soudage ou par d'autres moyens connus à l'axe de sortie 207. Le palier radial du rotor de sortie 205 est formé, d'une part, par le palier 213 et, d'autre part, par une extension cylindrique 217 du flasque entourant et en contact avec une surface extérieure cylindrique de la couronne fixe 211. Le dispositif comporte en outre un palier axial pour le positionnement axial du rotor de sortie, comprenant des surfaces de butée axiales 219 en appui contre le flasque 218 à travers un élément de butée 220 en teflon ou en une autre matière à bas coefficient de frottement. L'utilisation d'un flasque en tôle emboutie, soudé à la couronne mobile et à l'axe de sortie permet de réduire le nombre de pièces ainsi que d'alléger et de réduire les dimensions du dispositif tout en maintenant sa rigidité.
Le dispositif selon la Fig. 2 comporte un organe de rattrapage du jeu, tel qu'une bague 22 entourant le pignon d'entrée 3 et positionnée entre une première partie de pignon 23 et une deuxième partie de pignon 24 comprenant, respectivement, des dents engrenant les premières et deuxièmes parties de roue dentée 9, 10 des satellites 8. La bague 22 est ainsi disposée entre le pignon 3 et les satellites 8 et peut servir à diminuer ou éliminer le jeu entre la denture des satellites 8 et la denture des couronnes, respectivement fixe et mobile 11 et 6, de manière à réduire ou éliminer le jeu de rattrapage lorsque le rotor d'entrée change de direction de rotation.
Il est à noter que vu l'important rapport de réduction entre l'axe d'entrée et l'axe de sortie, l'élimination ou la réduction du jeu entre la denture des couronnes et des satellites influe plus sur le jeu de rattrapage de l'axe de sortie, c'est-à-dire le jeu résultant d'un changement de direction de rotation, qu'en réduisant le jeu entre la denture du pignon et celle des satellites.
La bague 22 est élastique et tend à repousser les satellites 8 radialement vers l'extérieur. La bague 22 peut aussi servir à positionner les satellites 8
axialement par rapport au pignon 3, éliminant ainsi la nécessité d'avoir un flasque avec des axes pour positionner les satellites comme dans la construction de la variante selon la Fig. 6.
Le dispositif selon la Fig. 4 comporte un organe de rattrapage de jeu 122 comprenant au moins une rondelle élastique légèrement bombée et ayant un bord circulaire 135 s'engageant dans une rainure 136 des satellites 108. La rainure 136 est inclinée légèrement vers l'axe de rotation des satellites, de sorte que les rondelles 122 gardent bien leur assise contre un petit rebord de butée axiale 137. Les rondelles 122 tournent librement autour de l'axe du moteur 104, leur vitesse de rotation étant donc définie par la vitesse de rotation des satellites, de sorte que le frottement entre les rondelles et les satellites est très faible. Une paire de rondelles, une de chaque côté du pignon 103, permet d'équilibrer la poussée radiale des satellites contre les couronnes. D'autre part, les rondelles peuvent aussi servir à positionner les satellites 108 axialement par rapport au pignon 103.
Dans la forme d'exécution des Figures 6 et 7, l'organe de rattrapage de jeu 222 est sous la forme d'un anneau élastique oblong comprenant des parties d'accouplement 229 engageant des axes 245 des satellites 208, ainsi poussant les satellites 208 contre les couronnes 211 , 206.
Les organes de rattrapage de jeu 222 de part et d'autre du pignon et des satellites sont dans cet exemple en tôle estampée et emboutie, les parties d'accouplement 229 comportant des languettes élastiques 246 pour la fixation des parties d'accouplement aux axes 245 des satellites. Les extrémités des axes peuvent par exemple être munies de petites rainures 247 pour verrouiller les organes de rattrapage sur les axes, notamment en fournissant une épaule d'arrêt pour l'extrémité libre des languettes 246. La rainure 247 peut être formée entre une partie centrale de l'axe 248 et des embouts 249 en une matière à base d'un coefficient de frottement, tel que du teflon. Les embouts
249 sont en butée contre les parties de corps 215, 218, respectivement, formant ainsi un palier axial pour le positionnement axial des satellites 208.
Dans la variante de la Fig. 8, l'organe de rattrapage de jeu 322 comporte un ressort 338 en forme de U fabriqué, par exemple, à partir d'un fil d'acier ressort. Des parties courbes 339 sur chaque bras du ressort sont logées dans des rainures 336 des axes 345 des satellites 308. Le dispositif peut être muni d'une paire de ressorts 322, un à chaque extrémité axiale du pignon 303 et des satellites 308.
Une caractéristique avantageuse de l'invention est que les parties de roue dentée des satellites ont une denture identique ou essentiellement similaire de façon à pouvoir être fabriquée par le même outil, notamment l'outil qui taille les dents. D'autre part, les dents des parties de roue peuvent être fabriquées dans une même opération ou tout au moins successivement dans la même machine de façon à réduire substantiellement les coûts de fabrication. Dans les formes d'exécution des Figures 4 à 7, le pignon et les satellites sont munis, chacun, d'une seule denture.
Un autre avantage résultant de cette construction est qu'un seul pignon ayant deux parties de pignon (continues ou séparées) engrènent respectivement, deux parties de roue dentée (continues ou séparées) de satellite, de manière à augmenter la rigidité et la stabilité du rotor d'entrée. L'augmentation de rigidité et stabilité, ainsi que la répartition du couple d'entrée entre les deux parties de pignon permet de construire le réducteur de façon plus compacte, tout en maintenant sa fiabilité et ses performances.
Pour permettre aux couronnes 6, 106, 206; 11 , 111 , 21 1 d'avoir le même diamètre de travail, c'est-à-dire d'engrener des dentures de satellites à des diamètres essentiellement identiques, les dents des couronnes fixe et mobile 11 , 111 , 211 ; 6, 106, 206 sont formées par un même outil ou un outil ayant le
même profil de coupe. Ceci est illustré à la Fig. 3 qui montre le profil 31 de quelques dents 32 des satellites 8 engrenant des dents 25, 26 ayant des profils 27, 28 des couronnes mobile et fixe, respectivement. Les dents 25 de la couronne mobile sont formées par le même outil que les dents 26 de la couronne fixe, sauf que l'outil est déplacé radialement par la distance R par rapport au centre de rotation des couronnes. Le déplacement radial permet de tailler un nombre de dents différent d'une couronne par rapport à l'autre, tout en gardant le même diamètre de travail. A titre d'exemple, si la couronne fixe a
100 dents, la couronne mobile peut avoir 1 à 5 dents de plus ou de moins, dépendant du rapport de réduction voulue, c'est-à-dire de 95 à 99 dents ou de
101 à 105 dents. On peut constater à la Fig. 3 que les points de contact 29, 30 entre les dents 32 du satellite et des dents 25, 26 des couronnes respectivement fixe et mobile ont le même diamètre de travail, permettant ainsi, comme déjà mentionné ci-dessus, une denture identique des premières et deuxièmes parties de roue dentée 9, 109; 10, 110 des satellites.
Avantageusement, le dispositif de réduction planétaire selon l'invention comporte peu de pièces pouvant être fabriquées en peu d'opérations avec peu d'outils différents de façon à réduire de manière substantielle le coût de fabrication. D'autre part, la construction et la constellation avantageuse des dentures permet d'augmenter la rigidité et la stabilité du dispositif, notamment des rotors d'entrée et de sortie, et d'améliorer la compacité, la fiabilité et la performance du dispositif.