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La présente invention se rapporte à des engrenages conjugués du genre de ceux utilisés dans les moteurs.? pompes ou compresseurs à engre- ,nages et comprenant une couronne extérieure dentée intérieurement et un pignon excentré engrenant avec cette couronne et possédant une dent de moins que cette dernière, les profils des deux dentures étant conjugués.On réali- se ainsi, par déplacement relatif du pignon et de la couronne, une série de capacités étanches dont le volume varia d'une valeur maximum à une valeur minimum, ce que l'on a dénommé d'une* façon générale sous le nom de"capsu- lisme".
Pour assurer la prise 'simultanée et constante de toutes les dents de la couronne et du pignon dans le mouvement relatif de ces organes, le profil de chaque dent du pignon est généralement de la famille des cycloî- des, tandis-que le profil de chaque dent de la couronne comprend une partie active, qui vient en contact avec les dents du pignon pour assurer le cap- sulssme et dontle,profil est lui aussi de la famille des cycloides, et une partie passive, dont le profil est confondu ou extérieur à l'enveloppe des dents du pignon.
La réalisation de tels couples d'engrenages s'est révélée diffi- cile à exécuter jusqu'à ce jour, en raison de ce que les courbes génératri- ces choisies nécessitent l'utilisation d'un outil de forme ou de tout autre procédé analogue qui ne permet pas d'obtenir une pièce parfaite.
En vue de remédier à cet inconvénient, la présente invention a pour objet un couple d'engrenages conjugués comportant une couronne dentée et un pignon excentré possédant au moins une dent de moins que cette couronne, les profils des dentures de cette couronne et de ce pignon étant des courbes conjuguées dans un mouvement de roulement dans lequel la base du mouvement est le cercle primitif de la couronne dentée et la roulante le cercle primitif du pignon, la courbe génératrice de conjugaison des profils de denture étant constituée par un cercle générateur.
Suivant un mode avantageux de réalisation, le profil de la denture intérieure de la couronne est constitué par des arcs dé cercle de même rayons et développements, appartenant à des cercles égaux au cercle générateur en nombre égal au nombre de dents de la couronne, pdptrés sur un cercle directeur commun, lui-même centré sur l'axe de la couronne, et également répartis sur ce cercle directeur, le rayon de ce cercle générateur étant tel que ces arcs de cercle soient tous tangents au cercle de tête de la couronne, ces arcs de cercle étant réunis par des courbes de raccordement dont la limite intérieure est l'enveloppe des profils du pignon.Le rayon des cercles générateurs est déterminé pour obtenir un profil continu sur le pignon.
Le profil de chaque dent du pignon qui vient en contact avec 1' arc de cercle du profil des dents de la couronne est constitué par une courbe parallèle à l'épicycloidé décrite par le centre du cercle générateur et définie par les cercles primitifs de la couronne et du pignon et le rayon du cercle directeur, la distance existant entre cette épicycloîde et cette courbe parallèle étant égale au rayon du cercle générateur.
L'invention a, en outre, pour objet un procédé d'usinage du couple d'engrenages conjugués spécifié ci-dessus suivant lequel-.le pignon est usiné par génération du profil à l'aide d'un outil cylindrique, tel que fraise broche ou analogue, de diamètre de taillage égal à celui du cercle générateur, dont la vitesse relative de déplacement par rapport à;l'ébauche de pignon, montée centrée à l'excentration des engrenages du couple, est,par rapport à;la-vitesse de cette ébauche, dans la preportion des nombres de dents du pignon et de la couronne, la couronne dentée étant obtenue soit par insertion de pièces cylindriques dans un carter, soit par taillage à l'aide
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d'un outil-pignon correspondant et lui-même obtenu par génération de profil comme ledit pignon.
Dans un couple d'engrenages conjugués du genre spécifié ci-dessus, la seule pièce définie est le pignon qui a une dent de moins que la couronne.
En vue de permettre la difinition d'autres engrenages à dentures intérieures ou extérieures appartenant à une famille de courbes conjuguées par engrènement et dérivant de cette courbe parallèle à une épicycloïde, suivant la présente invention, après avoir usiné un pignon conformément au précédé précité, on établit une crémaillère d'usinage en partant de ce pig- non Cette crémaillère permet de tailler, d'une part, des pignons ayant un nombre de dents quelconque, d'autre part, des outils-pignos comportant plusieurs dents en moins par rapport au pignon d'origine, ces outils-pignons pouvant être utilisés pour usiner dans une ébauche des couronnes destinées à engrener avec ces pignons et ayant une dent de plus que chacun d'eux, ou à coulisser sur ces pignons et ayant le même nombre de dents qu'eux.
La crémaillère est utilisée comme toute crémaillère servant au taillage de pignons.
L'invention a en outre pour objet les couples d'engrenages conju- gués obtenus par l'utilisation des outils-pignons taillés à l'aide de la crémaillère définie ci-dessus, ces couples d'engrenages conjugués ayant des profils de denture appartenant à une famille de courbes conjuguées par engrènement et qui dérivent d'une courbe parallèle à l'épicyclolde dé- crite par le centre du cercle générateur.
L'invention a enfin pour objet les applications industrielles des couples d'engrenages conjugués spécifiés ci-desus, notamment dans les dis- positifs à capsulisme tels que moteurs, pompes, transmissions et compresseurs à engrenages.
D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la des- crption qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, et qui fera bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique, les particularisés des dispositifs décrits faisant,natu- rellement, partie de l'invention.
La figure 1 représente schématiquement le mode de génération du profil de denture d'un pignon dont le profil est conjugué de celui d'une couronne à denture cylindrique.
La figure 2 représente schématiquement un premier mode d'usinage d'un pignon du genre de celui représenté à la figure 1 par taillage à la fraise avec plateau diviseur à excentrique.
La figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 2,le tail- lage étant effectué par fraise planétaire.
La figure 4 représente en perspective un montage d'usinage d'un pignon du genre de celui illustré à la figure 1 par broche planétaire.
La figure 5 représente un couple couronne dentée pignon,les den- tures de la couronne étant réalisées par des pièces cylindriques rapportées dans un%-carter.
La figure 6 représente, schématiquement l'usinage de la couronne dentée par taillage avec un outil-pignon spécial.
La figure 1 représente le mode de détermination du profil du pig- non à (n - 1) dents, 7 dans 1' exemple, dans let cas où la courbe génératrice de conjugaison des profils conjugués est un cercle générateur 0 centré en w sur un cercle directeur C lui-même centré sur le centre 0 du cercle pri- mitif c de rayon r de la couronne à n dents, 8 dans 1' exemple. Soit Û le
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centre du cercle primitif # du pignon de rayon P et w celui du cercle générateur ( dont le rayon est déterminé de manière à obtenir un profil continu sur le pignon.La détermination du profil de la denture de ce pig- non peut être réalisée de trois manières différentes;
a) quand le cercle primitif # roule sans glisser à l'intérieur du cercle primitif c qui reste fixe, le profil d de la denture du pignon est celui de la courbe tangente au cercle générateur 2( .Dans ce mouvement, le centre Û se déplace autour de 0 sur un cercle E de centre 0 et ayant pour rayon O Û ou (r- P), Quand le centre Û se déplace sur le cercle
E dans le sens de la flèche f. par exemple,le cercle primitif # se déplace à chaque tour en sens inverse d'un angle.
Ó= 2 Ò/(n - 1); b) on obtient le même résultat quand le cercle primitif croule sans glisser sur le cercle primitif # ce dernier étant fixe. Dans ce cas, CI est le centre 0 qui se déplace sur le cercle de centre.IL ayant pour rayon 0 et le cercle primitif O avance, à chaque tout de son centre 0, au- tour de.IL d'un angle / = 2 Ò /n. Le cercle générateur se déplace maintenant de la même manière que ± et à la même vitesse angulaire; c) enfin le profil du stator peut être également généré en faisant tourner les cercles primitifs o et # autour de leurs centres respectifs le cercle roulant sans glisser à l'intérieur du cercle c. Le centre W du cercle générateur ?( se déplace alors sur sa trajectoire C à la même vitesse angulaire que c.
Le profil du pignon ainsi obtenu en partant d'un cercle généra- teur est une courbe parallèle à une épicyclolde.11 est donc possible d' usiner le pignon par génération de ce profil ce qui permet d'obtenir la précision nécessaire à un fonctionnement correct des engrenages, le cercle généateur étant matérialisé par un outil cylindrique de diamètre cor- respodant. L'un des trois modes de fonctionnement examiné ci-dessus peut être produit sur la machine d'usinage entre l'outil et la pièce à tailler.
La figure 2 montre un procédé d'usinage utilisant le mode de génération exposé ci-dessus sous a).La pièce à tailler 1 est montée sur un plateau diviseur spécial à excentrique 2 dont l'excentration est égale à 2.0 Û et qui lui donne le mouvement du pignon dans le mode de foncti- onnement examiné en a)Le plateau diviseur étant immobile, l'ensemble est déplacé suivant 'l'axe X Y vers la fraise 3 de diamètre égal au diamètre du cercle générateu4 # jusqu'à ce que la distance oÛ soit égale à R rayon du cercle directeur C.Une fois immobilisé à la distance voulue,le plateau excentrique est mis en mouvement à la vitesse V dans le sens de la flèche F.Ainsi qu'indiqué dans le mode de fonctionnement a);
à chaque tour de 1' excentrique 2, grâce au plateau diviseur spécial la pièce 1 qui tourne à la vitesse v/(n- 1) dans le sens -F, inverse de la flèche F, se décale en sensinverse de cette flèche d'un angle correspondant à un pas circulaire complet.Il suffit donc de faire autant de tours d'excentrique qu'il y a de dents pour générer complètement le profil de la pièce 1.
Le plateau diviseur à excentrique comporte un train d'engrenages interchangeables afin de pouvoir obtenir n'importe quel rapport de vitesse et n'importe quelle valeur d'excentration.Toutefois, afin de diminuer les erreurs d'usinage dues au jeu de fonctionnement des engrenages, dans le cas d'usinage de série, il y a intérêt à construire un plateau diviseur pour une pièce déterminée en choisissant la combinaison qui comporte un nombre mini- mum d'engrenages.
Au lieu de réaliser le taillage à l'aide d'une fraise, ainsi que représenté à la figure 2, le taillage du pignon peut être exécuté sur une
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machine genre "Maag" à tailler les engrenages avec plateau diviseur à excen- trique,la fraise étant remplacée par unebroche cylindrique fixée sur la tête porte-outil de la machine au lieun et place des outils-crémaillère qui l'équipent habituellement.Toutefois, ce procédé n' est pas recommandé l'intervention d'un plateau annexe étant une anomalie puisque la machine Maag, par exemple, comporte des boites de vitesses permettant d'obtenir un mouvement et une vitesse bien déterminée entre la tête porte-outil et le plateau de la machine.
La figure 3 montre un procédé d'usinage faisant utilisation du mode de génération exposé ci-dessus sous c). Dans ce cas, la fraise 13 matérialisant le cercle générateur est montée sur un bras 14 pivotant suivant F1 à la vitesse V autour du .centre 0 ou se déplaçant sur le cercle directeur C de rayon R.La pièce 11 à tailler tourne autour du centre..iL sùivant F1 à la vitesse V.n/(n - 1). Ce procédé nécessite une fraiseuse équipée d'un plateau rotatif dont la vitesse est règlable par rapport à celle de la tête entraînant le bras porte-fraise.
La réalisation illustrée à la figure 4 pour obtenir le mode de génération exposé ci-dessus sous c) fait utilisation d'une machine genre Maag à tailler les engrenages avec broche planétaire.Le montage est ana- logue à celui illustré schématiquement à la figure 3.La fraise 13 étant remplacée par une broche cylindrique 23 ayant un angle de coupe convenable et montée sur la tête 24 à tailler les couronnes à denture intérieure de la machine. La broche 23 se déplace alternativement, suivant la flèche F2 et en sens inverse, pour assurer le taillage de la pièce 21.
Un tel mode d'usinage à l'avantage d'utiliser une machine classi- que sans équipement spécial.Seul l'outil est d'un genre particulier mais il ne pose pas de problème délicat.Toutefois, il est indispensable de dégros- sir la pièce à un tracé approché avant taillage à la machine.
D'ailleurs dans la pratique, bien que les schémas présentant les divers modes d'usinages représentent des taillages en partant de pièces cylindriques, un'tracé approché d'ébauche sera fait à l'aide d'un gabarit et la pièce sera dégrossie au tracé.Cette manière d'opérer a l'avantage de régulariser l'épaisseur de métal à enlever et de n'employer l'outil cylin- drique que pour la finition.
Dans les différents modes d'usinage illustrés aux figures 2 à 4, il convient de faire les remanques suivantes :
1 ) Pour exécuter plus rapidement la taille,on peut,*dans tous les cas, utiliser plusieurs fraises ou plusieurs broches cylindriques dis- posées sur un porte-outil comme les dents de la couronne, toutefois, pour faciliter les débuts de passe, on n'utilise qu'un nombre d'outils inférieur ou égal à la moitié du nombre de dents de la couronne.
2 ) Pour règler convenablement les passes dans les modes d'usina- ge illustrés aux figures 3 et 4, le porte-outil est aménagé pour permettre de déplacer les fraises ou les broches sur le rayon.
3 ) Dans le cas du taillage de pièces de petites dimensions;l'usi- nage à la machine "Maag" est le plus facile à réaliser étant donné les pos- sibiltés de ces machines.Pour les pièces de grandes dimensions, l'usinage sur une fraiseuse de grossé capacité est plus rationnel et la machine tra- vaille dans de meilleures conditions, car le porte-à-faux des broches cylin- driques dans le cas d'unemachine "Màag" serait trop important et fatiguerait anormalement les glissières à moins d'une construction spéciale.
Comme il est possible d'usiner avec précision le profil du pignon par l'un des procédés ci-dessus, on peut utiliser une machine à reproduire
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dans certains cas, avec une came directrice convenablement déterminée et usinée par l'un des modes décrits.
Pour déterminer avec précision les pignons taillés par l'un des procédés examinés et leur donner ainsi un état de surface de très bonne qualité, les montages décrits sont alors équipés avec des meules de dimen- sions appropriées.En procédaità une rectification étagée, les écarts ob- tenus après finition ont dans les tolérances normalisées les plus rigou- reuses.
La courbe de la denture de la couronne étant un cercle dans sa partie active, plusieurs modes de réalisation sont possibles.
C'est ainsi que, dans la réalisation illustrée à la figure 5, la couronne comporte un carter 30 muni de portions d'alésages 31 dans lesquel- les sont rapportées des pièces cylindriques 32, les courbes de raccordement
33 entre deux pièces cylindriques 32 successives ayant pour limite intéri- eure l'enveloppe du profil du pignon 34.
Dans le cas où le développement angulaire de l'arc du cercle générateur formant partie active de la denture de la couronne ne permet pas d'utiliser le mode de réalisation illustré à la figure 5,la qouronne est usinée par taillage d'une pièce cylindrique 35 à l'aide d'un/ou%il- pignon 36:comportant plusieurs dents de moins que le pignon correspondant; dans l'exemple représenté cet outil-pignon comporte cinq dents pour un pignon de sept dents. L'outil-pignon 36 est obtenu par génération de son profil par les mêmes procédés de taillage que pour le pignon ainsi qu'indi- qué en regard des figures 2 à 4.
Il est bien évident que, sans sortir du:cadre de la présente invention, des modifications pourraient être apportées aux dispositifs et procédés décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs.
- R e v e n d i cations-¯¯¯¯
1. Un couple d'engrenages conjugués pour machines à engrenages conjugués à "capsulisme" telles que moteurs,pompes et compresseurs, du genre comportant une couronne dentée et un pignon excentré possédant au moins une dent de moins que cette couronne, caractérisé par le fait que les profils des dentures de cette couronne et de ce pignon sont des courbes conjugués dans un mouvement de roulement dans lequel, la base du mouvement est le cercle primitif de la couronne dentée et la roulante le cercle primitif du pignon, la courbe génératrice de conjugaison desprofils de denture étant constituée par un cercle générateur.
2. Un couple d'engrenages conjugués suivant la revenication caractérisé par le fait que le profil de la denture intérieure de la couronne est constitué par des arcs de cercle de même rayons et développements, appartenant à des cercles égaux au cercle générateur en nombre égal au nombre de dents de la couronne, centrés sur un cercle directeur commun,luimême centré sur l'axe de la couronne; et également répartis sur ce cercle directeur, le rayon de ce cercle générateur étant tel que ces arcs de cercle soient tous tangents au cercle de tête de la couronne, ces arcs de cercles étant réunis par des courbes de raccordement dont la limite intérieure est 7,'enveloppe des profils du pignon.