WO2014033379A1 - Assemblage de roues dentees sur un axe - Google Patents

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main gear
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barrel
shaft
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Stéphane PRUNERA-USACH
Boris MORELLI
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Hispano Suiza
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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/10—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/10—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/0018—Shaft assemblies for gearings
    • F16H57/0025—Shaft assemblies for gearings with gearing elements rigidly connected to a shaft, e.g. securing gears or pulleys by specially adapted splines, keys or methods

Definitions

  • the present invention relates to an assembly of gear gears, also called gears, conventionally used in a gearbox for power transmission applications.
  • the technical field of the invention is, in general, that of turbomachines, and more particularly that of power transmissions in the aeronautical field.
  • a multiple pinion is a set comprising a plurality of toothed wheels arranged parallel to each other, and integral with each other to the same axial shaft.
  • the assembly of the gears on the same barrel is generally performed by welding, in particular by electron beam welding.
  • other means of assembly for example an assembly by hooping or by keys, are sometimes used.
  • an assembly comprising only a toothed wheel and a barrel is generally made of a single piece.
  • the object of the invention provides a toothed wheel adapted to be easily assembled to a drum, said drum being secured or not other gear wheels, such as the assembly comprising the first gear wheel and the barrel, or all having the first gear, the barrel and the second gear does not have the aforementioned drawbacks.
  • the invention therefore essentially relates to a main gears gear having a central opening in the web of the main gear, adapted to cooperate with a shank so that the main gear and the shank are integral in a rotational movement around an axis of rotation of the drum.
  • the main gear and the barrel are then assembled in opposition of shape with or without play. Such an assembly is simple, fast, and inexpensive to perform.
  • the barrel may also be made of a material different from that of the main gear, and advantageously less expensive since it requires less resistance.
  • the barrel and the main gear are dissociable and therefore replaceable when needed in operation.
  • the use of the same barrel with several diameters of toothed wheels allows the establishment of a standardization of the sprocket casings.
  • the shaft of a pinion is integral with a secondary gear wheel and comprises a main gearwheel assembly: an assembly between the main gearwheel and the barrel comprising the secondary gearwheel is thus produced without welding, key or hardware.
  • the main gear according to the invention may have one or more additional characteristics among the following, considered individually or in any technically possible combination:
  • the opening in the web of the toothed wheel is of non-circular shape.
  • solidarity in rotation between the main gear and the barrel is achieved, and the torque transmission is ensured.
  • the opening in the web of the toothed wheel is trilobically shaped.
  • a trilobal form is a form with three lobes. The region is called the lobe around a point at which the second derivative of the function representative of the shape of the opening is maximal.
  • a trilobic shape makes it easy to center and transmit torque.
  • the opening in the web of the toothed wheel is of polygonal profile P3G DIN 32711.
  • This profile is preferred, and has the advantage of transmitting the torque over the entire contact surface between the main gear and the drum, only by contact pressure as opposed to shape.
  • the invention also relates to a barrel comprising a non-cylindrical portion adapted to cooperate with a central opening of a web of the main gear, in order to secure the barrel and the main gear wheel in a rotational movement about an axis of rotation.
  • a portion of a drum is called between two planes parallel to one another and orthogonal to the axis along which the barrel extends.
  • the invention also relates to a secondary gear wheel for gearing comprising a shaft as described in the preceding paragraph, said shaft being secured to the secondary gear wheel.
  • the secondary gear wheel according to the invention may have the characteristic next complementary: the non-cylindrical portion of the barrel is contiguous to the secondary gear.
  • the non-cylindrical portion projects from the web of the secondary gear, or in other words, that the non-cylindrical portion and the web of the gearwheel have a common surface.
  • the invention also relates to an assembly comprising a main gear and a drum as previously described.
  • the invention also relates to an assembly comprising a main gear wheel and a secondary gear wheel as previously described.
  • the assemblies according to the invention may have the following additional characteristic: they comprise stop means adapted to keep the barrel and the web of the main gear wheel in solidarity with each other. a translation movement along the axis of rotation.
  • stop means adapted to keep the barrel and the web of the main gear wheel in solidarity with each other.
  • a translation movement along the axis of rotation In a particular case, an axial stop by frettage or stop ring will be used.
  • the axial stop axi of the shaft along the axis of rotation is ensured.
  • FIG. 1 a perspective view of a main gear according to one embodiment of the invention
  • FIG 2 a front view of the main gear of Figure 1; in Figure 3, a perspective view of a secondary gear and its barrel according to one embodiment of the invention;
  • FIG. 4 a perspective view of an assembled double gear having the secondary gear and the barrel of FIG. 3, and the main gear of FIG.
  • Figures 1 and 2 show a perspective view and a front view of a main gear wheel 10 according to a non-limiting embodiment of the invention.
  • the main gear wheel 10 comprises:
  • the main gearwheel 10 has a central opening 14, passing through the sail 11 along an axis of rotation X of the toothed wheel 10. It is noted that the axis of rotation X is the axis of revolution of the toothing 13. is the axis orthogonal to the plane along which the web 11 of the pinion 10, which passes through the center of the web 11, extends.
  • the opening 14 is adapted to receive a shaft 15, also called pinion body.
  • a shaft 15, also called pinion body Such a barrel 15 is shown in FIG. 3, and extends along an axis Y.
  • the barrel 15 has a cylindrical end portion 18 and a non-cylindrical portion 17.
  • the cylindrical portion 18 is of smaller radial size than the non-cylindrical portion 17.
  • the shaft 15 is integral with a wheel secondary tooth 16, smaller in size than the main gear 10.
  • the shaft 15 does not support secondary gear.
  • the non-cylindrical portion 17 is contiguous to the secondary toothing 16. In other words, the non-cylindrical portion 17 protrudes from the toothing of the secondary wheel 16, or, in other words, the non-cylindrical portion 17 and the secondary toothing 16 have a common or neighboring surface.
  • the shaft 15 and the main gear wheel 10 are adapted to cooperate so as to be secured in a rotational movement about the axis of rotation Y.
  • the opening 14 is thus of a shape ensuring a fixed connection in rotation between the main gearwheel 10 and the barrel 15. To do this, the opening 14 is of non-circular shape, complementary to the shape of the outer surface of the non-cylindrical portion 17 of the barrel 15.
  • FIG. 4 An assembly 19 comprising the main gear 10, the secondary gear 16 and its shank 15.
  • the opening 14 is of a preferred shape from the polygonal profile P3G DIN 32711. This form is advantageous for transmitting the torques on the entire contact surface between the main gear wheel 10 and the barrel 15, only by contact pressure in opposition of form.
  • other non-circular shapes are conceivable, in particular three-lobe shapes that are particularly suitable for performing both centering and transmission. couples.
  • the axial stop of the barrel 15 in the opening 14 can be achieved by shrinking, gluing, or by means of a positive stop, such as a nut, a screw, a stop ring, a pin or a Needle punch.
  • Axial stop means, an immobilization of the barrel 15 relative to the main gear 10, in a translational movement along the axis of rotation X.

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Abstract

L'invention concerne une roue dentée secondaire (16) pour engrenage, comportant un fût (15) comprenant une portion non cylindrique (17) apte à coopérer avec une ouverture (14) centrale d'une roue dentée principale (10), afin de solidariser le fût (15) et la roue dentée principale (10) selon un mouvement de rotation autour d'un axe de rotation (X) de la roue dentée principale (10), ledit fût (15) étant solidaire de la roue dentée secondaire (16).

Description

ASSEMBLAGE DE ROUES DENTEES SUR UN AXE
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un assemblage de roues dentées d'engrenage, aussi appelées pignons, classiquement utilisé dans une boîte d'engrenage pour des applications de transmission de puissance.
Le domaine technique de l'invention est, d'une façon générale, celui des turbomachines, et plus particulièrement celui des transmissions de puissances dans le domaine aéronautique.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEUR
Le faible encombrement axial de certaines transmissions de puissances aéronautiques et la nécessité d'utiliser des dentures multiples, pour obtenir par exemple un pignon double, imposent de réduire au maximum le jeu entre les dentures d'un même pignon. On note qu'on appelle pignon multiple un ensemble comportant une pluralité de roues dentées disposées parallèlement les unes aux autres, et solidaires les unes des autres à un même fût axial.
Dans le cas de pignons multiples, ce jeu réduit ne permet pas la rectification des flancs de dents de la plus petite roue dentée, généralement nécessaire à la qualité des dentures dans des applications de transmission de puissance aéronautique. Ainsi, un pignon multiple est classiquement réalisé en plusieurs parties rapportées et assemblées.
Actuellement, l'assemblage des roues dentées sur un même fût est généralement réalisé par soudure, notamment par soudure par faisceau d'électrons. Cependant d'autres moyens d'assemblage, par exemple un assemblage par frettage ou par clavettes, sont parfois utilisés. Ces moyens d'assemblage, notamment par soudure, complexifient le schéma industriel : en effet, un tel assemblage est long et coûteux. D'autre part, un ensemble comportant uniquement une roue dentée et un fût est généralement réalisé d'une pièce monobloc. Ainsi il est impossible de dissocier les composants fût et roue dentée pendant les phases de maintenance. De plus, il est impossible d'utiliser des matières différentes pour fabriquer le fût et la roue dentée, alors que le fût pourrait généralement supporter des matériaux avec de plus faibles caractéristiques mécaniques que les dentures.
DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION
L'objet de l'invention offre une roue dentée adaptée pour être facilement assemblée à un fût, ledit fût étant solidaire ou non d'autres roues dentées, tel que l'ensemble comportant la première roue dentée et le fût, ou l'ensemble comportant la première roue dentée, le fût et la seconde roue dentée, ne présente pas les inconvénients précités.
L'invention concerne donc essentiellement une roue dentée principale pour engrenage comportant une ouverture centrale dans le voile de la roue dentée principale, apte à coopérer avec un fût de manière telle que la roue dentée principale et le fût sont solidaires selon un mouvement de rotation autour d'un axe de rotation du fût.
La roue dentée principale et le fût sont alors assemblés par opposition de forme avec ou sans jeu. Un tel assemblage est simple, rapide, et peu coûteux à effectuer. Le fût peut également être fabriqué d'une matière différente de celle de la roue dentée principale, et avantageusement moins coûteuse puisqu'elle nécessite une résistance moindre. Le fût et la roue dentée principale sont dissociables et donc remplaçables en cas de besoin en exploitation. L'utilisation d'un même fût avec plusieurs diamètres de roues dentées permet la mise en place d'une standardisation des fûts de pignon.
Dans un mode de réalisation préféré, le fût d'un pignon est solidaire d'une roue dentée secondaire et comporte une roue dentée principale assemblée : un assemblage entre la roue dentée principale et le fût comportant la roue dentée secondaire est ainsi réalisé sans soudure, clavette ou éléments de visserie. Outre les caractéristiques qui viennent d'être évoquées dans le paragraphe précédent, la roue dentée principale selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
l'ouverture dans le voile de la roue dentée est de forme non circulaire. Ainsi, la solidarité en rotation entre la roue dentée principale et le fût est réalisée, et la transmission du couple est assurée.
l'ouverture dans le voile de la roue dentée est de forme trilobique. On appelle forme trilobique une forme présentant trois lobes. On appelle lobe la région autour d'un point auquel la dérivée seconde de la fonction représentative de la forme de l'ouverture, est maximale. Une forme trilobique permet de réaliser facilement le centrage et la transmission du couple.
l'ouverture dans le voile de la roue dentée est de profil polygonal P3G DIN 32711. Ce profil est privilégié, et a pour avantage de transmettre le couple sur l'ensemble de la surface de contact entre la roue dentée principale et le fût, uniquement par pression de contact par opposition de forme.
L'invention concerne également un fût comportant une portion non cylindrique apte à coopérer avec une ouverture centrale d'un voile de la roue dentée principale, afin de solidariser le fût et la roue dentée principale selon un mouvement de rotation autour d'un un axe de rotation. On appelle portion une partie de fût comprise entre deux plans parallèles entre eux et orthogonaux à l'axe selon lequel s'étend le fût. L'invention concerne également une roue dentée secondaire pour engrenage comportant un fût tel que décrit au paragraphe précédent, ledit fût étant solidaire de la roue dentée secondaire.
Outre les caractéristiques qui viennent d'être évoquées dans le paragraphe précédent, la roue dentée secondaire selon l'invention peut présenter la caractéristique complémentaire suivante : la portion non cylindrique du fût est accolée à la roue dentée secondaire. Cela signifie que la portion non cylindrique fait saillie du voile de la roue dentée secondaire, ou en d'autres termes, que la portion non cylindrique et le voile de la roue dentée ont une surface commune. Ainsi, après assemblage de la roue dentée principale et du fût, la roue dentée principale et la roue dentée secondaire sont accolées ou extrêmement proches, assurant un faible encombrement de l'engrenage.
L'invention concerne également un ensemble comporta nt une roue dentée principale et un fût tels que précédemment décrits.
L'invention concerne également un ensemble comporta nt une roue dentée principale et une roue dentée secondaire tels que précédemment décrites.
Outre les caractéristiques qui viennent d'être évoquées dans les deux paragraphes précédents, les ensembles selon l'invention peuvent présenter la caractéristique complémentaire suivante : ils comportent des moyens d'arrêt adaptés pour maintenir solidaires le fût et le voile de la roue dentée principale selon un mouvement de translation le long de l'axe de rotation. Dans un cas particulier, un arrêt axial par frettage ou anneau d'arrêt sera utilisé. Ainsi, l'arrêt axia l du fût le long de l'axe de rotation, est assuré.
L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les figures ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent :
à la figure 1, une vue en perspective d'une roue dentée principale selon un mode de réalisation de l'invention ;
- à la figure 2, une vue de face de la roue dentée principale de la figure 1 ; à la figure 3, une vue en perspective d'une roue dentée secondaire et de son fût selon un mode de réalisation de l'invention ;
à la figure 4, une vue en perspective d'un pignon double assemblé comportant la roue dentée secondaire et le fût de la figure 3, et la roue dentée principale de la figure 2.
DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION
Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.
Les figures 1 et 2 représentent une vue en perspective et une vue de face d'une roue dentée principale 10 pour engrenage selon un mode de réalisation non limitatif de l'invention. Comme bien connu de l'homme du métier, la roue dentée principale 10 comporte :
- un voile 11 en forme de disque ;
une jante 12 circulaire s'étendant le long de la périphérie du voile 11 ;
une denture 13 prenant naissance sur la jante 12.
La roue dentée principale 10 comporte une ouverture 14 centrale, traversant le voile 11 selon un axe de rotation X de la roue dentée 10. On note que l'axe de rotation X est l'axe de révolution de la denture 13. Il s'agit de l'axe orthogonal au plan selon lequel s'étend le voile 11 du pignon 10, qui passe par le centre du voile 11.
L'ouverture 14 est adaptée pour recevoir un fût 15, aussi appelé corps de pignon. Un tel fût 15 est représenté à la figure 3, et s'étend selon un axe Y. Le fût 15 comporte une portion cylindrique 18 extrémale, et une portion non cylindrique 17. La portion cylindrique 18 est d'encombrement radial moins important que la portion non cylindrique 17. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 3, le fût 15 est solidaire d'une roue dentée secondaire 16, de taille plus faible que la roue dentée principale 10. Cependant, dans un autre mode de réalisation non représenté, le fût 15 ne supporte pas de roue dentée secondaire. Par ailleurs, la portion non cylindrique 17 est accolée à la denture secondaire 16. En d'autres termes, la portion non cylindrique 17 fait saillie de la denture de la roue secondaire 16, ou, dit autrement, la portion non cylindrique 17 et la denture secondaire 16 ont une surface commune ou voisine.
Le fût 15 et la roue dentée principale 10 sont adaptés pour coopérer de sorte à être solidaires selon un mouvement de rotation autour de l'axe de rotation Y. L'ouverture 14 est ainsi d'une forme assurant une liaison fixe en rotation entre la roue dentée principale 10 et le fût 15. Pour ce faire, l'ouverture 14 est de forme non circulaire, complémentaire à la forme de la surface externe de la partie non cylindrique 17 du fût 15.
L'assemblage entre la roue dentée principale 10 et le fût est ainsi réalisé par frettage par opposition de forme, par emboîtement de la portion non cylindrique 17 dans l'ouverture 14. Un tel assemblage est représenté à la figure 4. La figure 4 montre un ensemble 19 comportant la roue dentée principale 10, la roue dentée secondaire 16 et son fût 15.
Lorsque le fût 15 est en position assemblée dans l'ouverture 14, l'axe de rotation X et l'axe du fût Y sont confondus, et la partie cylindrique 18 du fût 15 fait saillie du voile 11 de la roue dentée principale 10. De plus, la portion non cylindrique 17 étant accolée à la denture secondaire 16, l'encombrement entre la denture 13 de la roue dentée principale 10 et la denture secondaire 16 est minime voire nul. Par ailleurs, dans le mode de réalisation préféré, l'ouverture 14 est d'une forme privilégiée issue du profil polygonal P3G DIN 32711. Cette forme est avantageuse pour transmettre les couples sur l'ensemble de la surface de contact entre la roue dentée principale 10 et le fût 15, uniquement par pression de contact par opposition de forme. Cependant, d'autres formes non circulaires sont envisageables, notamment les formes à trois lobes particulièrement adaptées pour réaliser à la fois le centrage et la transmission des couples.
On note enfin que l'arrêt axial du fût 15 dans l'ouverture 14 peut être réalisé par frettage, collage, ou au moyen d'un arrêt positif, tel un écrou, une vis, un anneau d'arrêt, une goupille ou un coup de pointeau. On entend par arrêt axial, une immobilisation du fût 15 par rapport à la roue dentée principale 10, selon un mouvement de translation le long de l'axe de rotation X.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Roue dentée secondaire (16) pour engrenage, comportant un fût (15) comprenant une portion non cylindrique (17) apte à coopérer avec une ouverture (14) centrale d'une roue dentée principale (10), afin de solidariser le fût (15) et la roue dentée principale (10) selon un mouvement de rotation autour d'un axe de rotation (X) de la roue dentée principale (10), ledit fût (15) étant solidaire de la roue dentée secondaire (16).
2 - Roue dentée secondaire (16) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la portion non cylindrique (17) du fût (15) est accolée à la roue dentée secondaire
(16).
3 - Ensemble (19) pour transmission à engrenage comportant :
une roue dentée principale (10) comportant une ouverture (14) centrale apte à coopérer avec un fût (15) de telle manière que la roue dentée principale (10) et le fût (15) sont solidaires selon un mouvement de rotation autour d'un axe de rotation (X) de la roue dentée principale (10), et
une roue dentée secondaire (16) selon l'une des revendications 1 à 2. 4 - Ensemble (19) selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'arrêt adaptés pour maintenir solidaires le fût (15) et la roue dentée principale (10) selon un mouvement de translation le long de l'axe de rotation (X).
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