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Perfectionnements aux réducteur *
Cette invention concerne des réducteur*,
La présente invention concerne un réducteur obtenu en ajoutant une section de pré-réduction à un réducteur utilisant un engrenage différentiel oompound classique, de manière que l'ensemble puisse être de dimension plus réduite et que la section à faible efficacité de l'engrenage différentiel puisse être compensée.
Un but de la présente invention est de fournir un réduc- teur compact et de haute efficacité, permettant d'obtenir un grand rapport de réduction.
Un autre but de la présente invention est de fournir un réducteur facile à construire, présentant une grande interchan- geabilité pour un grand nombre de vitesses et qui convienne pour une fabrication en masse.
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l'invention a également pour but de fournir un réducteur qui soit efficace lorsqu'on l'applique à une transmission à gradins ou continue.
Dans les dessina annexés t la figure 1 est une coupe verticale (au-dessus de l'axe) et une coupe horizontale (en-dessous de l'axe) d'un engrenage réducteur suivant la présente invention; la figure 2 est une vue en bout d'un réducteur horizontal suivant la présente invention, vu d'un côté de l'arbre prinoi- pal ; la figure 3 est une vue en bout d'un réducteur vertical suivant la présente invention, vu d'un côté de l'arbro princi- pal ; la figure 4 est une coupe verticale suivant la ligne A-A de la figure 1; la figure 5 est une coupe verticale suivant la ligne B-B de la figure 1; la figure 6 est une vue montrant la distribution des efforts dans l'arbre principal suivant la présente invention;
la figure 7 est une vue montrant un pignon final en prise dans le réducteur de la présente invention; la figure 8 montre un train d'engrenages ordinaire en prise.
En se reportant à la figure 1, on voit qu'une section de pré-réduction est formée d'un pignon h, à denture droite ou hélicoïdale, fixé à l'arbre 2 d'un moteur électrique 1 ou d'un moteur à pression d'huile 1', avec une clavette ou une cale conique, des pignons i engrenant aveo ce pignon h, dea pignons j intégralement combinés avec les pignons 1 et un pignon k engrenant avec les pignons j.
Les pignons i et j sont montée à des distances angulaires égales par rapport aux pignons h et k. Aucun palier n'est prévu au pied du pignon h, parcs que,
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quand le pignon h tourne à grande vitesse, il roule sur les cardes primitifs des trois pignons i et la porte de l'arbre d'entraînement dans les paliers sera annulée. Ces pignons sont enfermés par un couvercle de carter 3, une cloison 4 et une boite de vitesses 5.
A la figure 1, la vue de la première aoitié au-dessus de l'axe montre la forme de la botte de vîtes-le, ses utilisée pour un type vertical et la moitié inférieure montre la forme utilisée pour un type horizontal. Dans le type horizontal, la botte de vitesses 5 est désignée par a'. La différence entre le type vertical et le type horizontal est que la fixation s'effectue par quatre pieds parallèles dans le premier et par une bride dans le second, comme le montrent les figures 2 et 3. Dans le type vertical, peut être prévu un indicateur de niveau d'huile 6 pour éviter que celle-ci s'écou- le à travers les paliers à rouleaux coniques. Il n'est pas nécessaire dans le type horizontal.
Le couvercle 3, la cloison 4 et la boite de vitesses 5 sont rendus solidaires au moyen de goujons 7 illustrés aux figures 1 et 4.
Les pignons i et j sont supportés par des arbres 8, mont'0/ entre le couvercle 3 et la cloison 4, comme le montre la figu- re 1. Le pignon 4 est fixé par un écrou circulaire 11, de manière à pouvoir être rendu solidaire d'un pignon planétaire s d'une section de réduction arrière, au moyen d'un bossage conique 9 et d'une clavette 10. L'écrou circulaire 11 est muni d'une came présentant une certaine excentricité. Cette came est destinée à la commande d'une pompe à plongeur (non illustrée) pour extraire l'huile de graissage. En vue d'un.) transmission de puissance, le pignon k et le planétaire m peuvent être du type à mouvement sans centre et sans palier.
Toutefois, ils sont équipés de paliers 13, 14 et 14' afin de pouvoir supporter un effort de flexion dû à une force extérieu- re exercée par un arbre principal 12 décrit ci-après. On utili-
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se à cet effet des paliers à aiguilles. Afin de supporter le poids et la charge flottante axiale du planétaire s, une %'on... délie de butée 15 est fixée à ce dernier au moyen d'une broche, de manière à empêcher le flottement vers la gauche et un palier à billes 16 est prévu entre le planétaire s et l'arbre princi- pal 12, afin d'empêcher le flottement vers la droite, En consé- quence, la charge axiale du planétaire a sera supportée par la rondelle 15 et la saillie 4' de la cloison 4,
du coté gauohe, et par la composante de poussée du palier à billes 16, du coté droit.
Le pignon planétaire s engrène avec une denture intérieure fixe a par l'intermédiaire de pignons satellites b. Cette den- ture intérieure a est fixée à la cloison 4 au moyen de Via 33 et de broches 17. Les pignons satellites b sont solidaires par rapport aux pignons différentiels o et sont supportés par des arbres 18. Ces derniers sont fixés suivant un nombre (m) de pointe équidistants sur un croisillon 19 illustré à la figure 5. lee pignons b et o sont supportés par des paliers à billes 20 et des paliers à aiguilles 21 qui doivent supporter, non seule- ment la charge radiale prinoipale, mais également les poids et les composantes de poussée des pignons b et o. Les arbres 18 sont fixée aux croisillons 19 par des via 22, bloquées au moyen de fils 23 empêchant leur desserrage, enroulés sur la périphé- rie du croisillon 19.
En conséquence, les vis 22 ne pourront se desserrer par suite de vibrations ou d'autres causes. Le croisillon 19 flotte par rapport à l'arbre principal 12 do manière à distribuer uniformément la charge radiale sur les pignons b et o et est considéré comme traçant des cercles idéaux le long des cercles primitifs des pignons intérieurs a et d. Le poids et la charge radiale du croisillon 19 sont supportés par ce dernier et la cloison 4 du côté gauche et par le croisillon et une rondelle de butée 24, faisant partie
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intégrante de l'arbre principal 12, du côté droit.
Les pignon* c engrènent avec le pignon intérieur d rendu solidaire d'une bride 25 de l'arbre principal 12 par des vis 26 et des goujon* 27. t'arbre principal 12 est supporte par de)) paliera avant 28 du côté droit et par un palier 13, à l'inter- vention de paliers arrière 14 et 14', du côté gauche. Ces pa- liera 28 sont fixée dans un bossage 5" de la botte de vitesses 5, avec un écrou de réglage circulaire 31, à l'intervention d'une bagua élastique 29 et d'une rondelle 30, Afin d'empêcher l'huile de fuir de la boite de vitesses, un indicateur contre la limite supérieure de celle-ci et un joint 32 est prévu dans la boite de vitesses 5 ou 5', de manière à fermer herméti- quement l'espace compris entre l'écrou circulaire 31 et la botte.
Dans l'appareil de la présente invention, la rotation du moteur électrique 1 est transmise aux pignons h, 1, jet k par l'arbre 2 et la vitesse est réduite par la section de pré- réduction comprenant les pignons que l'on vient de citer. La rotation est ensuite transmise du pignon k aux pignons satel- lites b, par l'intermédiaire du pignon planétaire s, coaxial au pignon k, puis au pignon rotatif intérieur d, à l'interven- tion des pignons différentiels c, coaxiaux aux pignon. d, pour être à nouveau réduite et entratner la rotation de l'arbre principal 12 par l'intermédiaire de la bride 25 solidaire du pignon rotatif intérieur d.
Ceci veut dire que la vitesse de rotation est réduite davantage par la section de réduction arrière comprenant le pignon planétaire s, le pignon intérieur fixe a, les pignons satellites b, les pignons différentiels c et le pignon rotatif intérieur d. La section de pré-réduction est conçue de manière à pouvoir faire varier facilement le rapport de réduction dans une mesure quelconque, en modifiant les rapports des pignons h, i, j et k, après enlèvement du
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couvercle 3, par un ajustement des boulon. 7.
Lee caractériques de réduction de vitesse du mécanisme expliqua ci-dessus sont exposées théoriquement ci-après.
Si 1 désigne un rapport de réduction de l'ensemble du système, R1 cet un rapport de réduction de la section de réduc- tion avant, 32 est un rapport do réduction de la partie plané- taire du réducteur, R3 est un rapport de réduction des pignons différentiels,ment un simple rendement d'engrenages d'une paire de pignons, 11 est un rendement de la seotion de pré- réduction, e2 est un rendement des engrenages planétaires, e3 est un rendement des pignons différentiels, E est un rende- ment de l'ensemble du système.
H, I, J et K sont les nombres de dents des pignons h, i, j et k, respectivement, et S, A, B, C et D sont les nombres de dents des pignons s, a, b, o et d, respectivement car chaque partie a deux pièces théoriquement en prise, ai m1, m2, et m3 sont les rendements d'engrenages apparente des pièces'respectives, et on a alors
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Comme la. présente invention est prévue de manière que R2 R3 puissent être limitée entre 1/16 et 1/20 et que RI puisse supporter tous les rapports de réduction restantson constate que le rendement résultant de ce réducteur est très élevé.
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Ensuite, ce qui eet important pour le réducteur est que l'effort de flexion dû à l'effort extérieur exercé par l'arbre principal soit aussi faible que possible.
Si à la figure 6, P est une force extérieure (effort de flexion de l'arbre) P' est un effort de flexion exercé par le pignon rotatif intérieur, Q est un effort axial, Rf est uns réaction sur les paliers avant, Rr est une réaction sur le* paliers arrière, 11 est une distance entre Rr et Rr, 12 est une distance entre Rf et P, 13 est une distance entre P' et Rf, 14 et 15 sont des distances entre Rf et le point d'application de la pression des paliers 28 à rouleaux coniques utilises somme paliers avant et 16 et 17 sont des distances entre le palier 13 et les paliers arrière 14 et 14', dans la présente invention,
les efforts de flexion P' s'annuleront l'un l'autre et deviendront égaux à zéro pour l'arbre 12 et un couple seule-1 . ment sera transmis, mais on peut prendre en considération la force extérieure P. (Dans le type horizontal, les poids des pignons respectifs seront également ajoutés. Ils sont toutefois, tellement faibles comparés à la force extérieure P qu'on paut les négliger).
En conséquence
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Considérant maintenant la charge axiale Q, du fait qu'en a adopté pour les paliers avant 28 des paliers à rouleau:: toni- ques ou des paliers ayant le même effet, les composant*$ de Rf et de Q seront ajoutées comme combinées à Rf et il n'y a donc pas de problème. En outre, dans les paliers arrière, comme Rr sera supporte par les paliers à aiguilles 14, 14' et 13,
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,main que les composantes aUt.poin't6 cl'appu1 imag1nair8lil 1. et
15 des paliere 28 à rouleaux coniquee contribueront partielle- ment à supporter la réaction Rr, les paliers arrière 13, 14 et
14' peuvent être relativement petite.
La pression exercée sur le palier par la dilatation thermique de l'arbre principal 12 sera faible au point d'être négligeable dans un mécanisme tel que celui de la figure 6. La caractéristique de la présente invention est donc que même si la longueur totale de la botte du réducteur n'est pas plus grande, 11 pourra être comparative- ment grand et en conséquence, pour la même valeur de P, Rf et
Rr, deviendra automatiquement plus faible. Ceci signifie que quand la distance entre les points d'appui des paliers de l'ar- bre principal 12 augmente, l'effort de flexion pourra être supporté avec un diamètre plus faible.
Si au contraire, la distance entre les points d'appui des paliers est plus faible, même si l'on utilise un arbre plus fort et des paliers de plue grande dimension, l'appareil aura une rigidité moindre. C'est la raison pour laquelle le réduoteur de la présente invention peut avoir des dimensions relativement réduites.
La capacité de transmission d'un couple de la présente invention,et celle d'un réducteur ordinaire du type à trains ,..d'engrenages seront maintenant comparées. On considérera un cas où le. couple et le nombre de tours appliqués au pignon final et le diamètre du cercle primitif du pignon final de chaque réducteur sont les mêmes, comme illustré aux figures 7 et 8.
. Si maintenant le diamètre du cercle primitif du pignon final de l'appareil de la présente invention est dd et celui du réducteur ordinaire est d', on aura dd d'. En outre il .et évident que le pignon le plus faible dans l'ensemble du réduc- teur est le pignon différentiel do ou le pignon o' engrenant aveo le pignon final dd ou d', respectivement, comme le montre les figures 7 et 8. Si maintenant c' d'= 1 : 5, à la figure
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8, est considéré comme une limite pratique dans ce système pour l'augmentation du rapport de réduction et que le nombre minimum de dents du pignon c' eat 16, le nombre de dont@ du pignon d' sera de 80.
Dans ce cas, ai l'angle de pression est de 20', les caractéristiques de la capacité de transmission du pignon o' le plue faible seront telles que le nombre de doute simultanément en prise sera de 1,65 (dana les pignons à denture droite) et que le coefficient de forme de la dent sera de 0,094 x l..
Dans lea pignona différentiels de la figure 7, au cas où R3 est égal à 1/4, on a dc dd= 1 4. Si dd est égal à 80, dc sera égal à 20. Dans ce cas, si l'angle de pression est de 20 et que le nombre de divisions du croisillon 19 est n, les caractéristiques de la capacité de transmission de dc seront telles que le nombre de dents simultanément en priée aéra égal à 1,9 x n (dane les pignons à denture droite) et que le coeffi- oient de forme de la dent sera de 0,116 x n (parce que les dents intérieures seront en prise).
Si maintenant n est égal à 4, comme indiqué à la figure 7, dans le cas où l'appareil de la présente invention et le réduc- teur ordinaire du type à trains d'engrenages ont des pignons finale fonctionnant dans les mêmes conditions et si K est un coefficient, la résistance de l'ensemble du mécanisme sera de
X x 0,116 x 4 - 0,456K (495 %) dans l'appareil de la présente invention et K x 0,094 x l= 0,094K (100 ) dana le réducteur ordinaire à trains d'engrenages. L'appareil de la présente invention sera donc environ cinq fois plus fort que l'appareil ordinaire dans les mêmes conditions.
Dans ce cas, comme on le comprend en comparant les figures 7 et 8, la section transver- sale de la botte de vitesses de l'appareil de la présente invention sera la moitié environ de celle de l'appareil ordi- naire. Si l'on compare le capacité de transmission du couple
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des deux appareils, celui de la présente invention aura donc une capacité de transmission cinq foie plus grande environ que celle du réducteur à trains d'engrenages, avec une Béotien transversale moitié moindre.