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-REDUCTEUR DE VITESSE-
L'invention concerne un réducteur de vitessepermettant une très grande .réduction sous un encombrement réduit. Ce réducteur peut être utilisé dans les palans électriques, treuils d'ancenseur, treuils de montage, servo-moteurs, tambours-moteurs etc.
Parmi les divers réducteurs connus, on peut contiennes* des systèmes à pignons satellites, nais ces ensembles ont le désavantage d'être :relativement encombrants.
On connaît également des dispositifs dans lesquels l'axe d'entrée tournant à grande vitesse porte, fixé excentrique- ment, un roulement tournant dans un plateau de forme extérieure cycloïdale. Sur la périphérie de cette cycloïde se trouve un jeu de galets. Le nombre de galets extérieurs dépasse de 1 celui des "dents" de la cycloïde. Chaque tour de l'axe d'entrée se traduit par un mouvement de rotation d'une "dent", en sens ...inverse, du plateau. Le mouvement lent et excentré du plateau est repris à l'aide d'un système d'accouplement recentrant sur l'axe de sortie, le mouvement excentrique du plateau. Ce système a le désavantage d'être complique et d'utiliser des éléments de réalisation malaisée (cycloïde)..
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Le réducteur de vitesse selon l'invention comporte deux couronnes à denture :intérieure. concentriques par rapport à l'arbre d'entrée du réducteur, l'une d'elles étant fixe et l'autre pouvant tourner -librement par rapport au carter du- réducteur,
les couronnes ayant un diemétre primitif légèrement différente Ce réducteur comporte également deux piguons solidaires entre eux et concentriques par rapport à l'axe d'un excentrique porté par l'arbre d'entrée. Les pignons engrènent à l'intérieur 'de leur couronne respective par l'intermédiaire de roulements disposés entre les pignons et 1'excentrique de telle manière que la rotation de 1*axe d'entrée entraïnant celle do l'excentrique provoque, par l'intermédiaire des roulements et des- pignons, un mouvement à vitesse réduite de la couronne libre par rapport an carter.
Le principe de fonctionnement d'un réducteur de vitesse selon l'invention peut 8tre mieux compris en se référant aux dessins annexés qui représentent à titre d'exemple un mode de réalisation d'un tel réducteur de vitesse.
Les figures 1 et 2 représentent des schémas destinés à indiquer le principe de fonctionnement du réducteur.
La figure 3 représente une coupe axiale longitudinale d'un réducteur de vitesse selon le principe de l'invention, tandis que la. figure 4 représente une coupe transversale suivant IV-IV de la figure 3.
Le principe de fonctionnement du réducteur de l'invention -peut s'expliquer théoriquement comme suit
Dans la figure 1 deux crémmilléres rectilignes 1 et 2 sont disposées l'une à coté de l'autre, la crémaillère 2 étant inmobilisée sur un support et é tant légèrement plus basse que sa voisine, l'autre crémaillère pouvant coulisser 'librement sur ce dernier.
Deux pignons 3-et 4 concentriques solidaires entre eux et montés sur un axe commun 5 engrènent respectivement avec
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chacune des crémaillères, un des pignons, par exemple le pigeon 4 en rapport avec la crémaillère fixe 2, possédant une dent de plus que l'autre pignon, les deux pignons ayant des dentures du même module et comportant, par exemple, respectivement 101 et 100 dents.
Si 1*axe 5- des- pignons est mis en rotation, ou est - simplement poussé le long des crémaillères., 1'-ensemble pignons-exe progresse sur la crémaillère fixe.Aprés une rotation de 360 du pignon 4- engrenant avec la crémaillère fixe 2, la progressions de 1*ensemble est de D, D étant le diamètre primitif dudit pignon.
Par contre, 1*engrènement avec la crémaillère mobile 1 du sec:ond pignon 3 donne une distance- parcourue relative de (D", D' étant le diamètre primitif du second pignon. D" étant plus petit que D, dans le cas présent D 1,01 D'' la compensation entre les distances (D et (D' se fera par un déplacement correspondait de la crémaillére mobile qui avancera dans-le-sens de progresnsion des pignons. Ce déplacement sera, dans le cas traitée égal à 1% ¯du déplacement longitudinale des pignons.
On comprend aisément: que si le rapport des dentures avait une autre valeur, le dépla- cenent de la seconde crémaillére serait également proportionn.el à cette valeur et que si le rapport était inversé, second pignon plus grand que le premier, le déplacement de la crémaillère se ferait en sens inverse de celui des pignons.
Le phénomène serait le même dans son principe si, comme représenté dans la figure 2, les crémaillères, au lieu d'être rectilignes, se présentent sous forme de couronnes con cen- triques à denture intérieure 1 et 2. On supposera que la couronne 2 comporte un nombre de dents supérieur d'une unités au nombre -de dents de la couronne 1, par exemple 101 dents sur la couronne -et 100 sur la couronne 1, et que la couronne 2 est fixe tandis que la. couronne 1 peut tourner librement sur son axe6.
Les
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pignons 3 et 4, solidaires d'un axe commun 5, engrènent dans les couronnes, étant pour ce faire montes, par l'intermédiaire de roulements, sur un arbre porteur d'un excentrique (le roulement et l'arbre porteur de l'excentrique ne sont- pas représentés).
La rotation de l'arbre 5 autour de l'axe 6 qui s'accompagne d'une rotation, sur leur axe, des pignons 3 et 4, entraîne un déplacement rotatif de la couronne 1 par rapport à la couronne fixe 2. Dans l'exemple indiqua pour des modules identiques des pignons et- couronnée, à chaque tour de l'axe 5 autour de l'axe 6 correspondra un déplacement de la couronne mobile d'une dent.
C'est sur ce principe qu'est réalisé le réducteur de vitesse selon l'invention qui est représenté dans les figurer 3 *t 4. le réducteur comporte un carter étanche 10 qui reçoit¯¯¯ ¯ l'ensemble des pièces et l'huile de lubrification. Ces pièces sont x
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un pr"'.ior-p1pon denté 5v un second pignon denté zut, ces deux pignons étant concentriques et solidaires, une couronne circulaire
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à denture iatérieare 2, solidaire du carter et une seconde couronne A dantua-intsxears sébile à l'intérienr du carter, les deux ornne8 6%on% eonç*htr1u... t'3XO primaire on ar'bra d'entrée 6 sst pourvu d'une partie excentrée z', t3..0,0 secondaire ou arbre ¯¯ de sortiè 8 courportan4. ua plateau 9 à une extrémité, qui est 80114a11"' de la couronne. 1.
On remarquer* qse-,!,rs-4axua de* eo<6roaaee se confond avec l'axe des arbres de sortie et d'entrée tA:1d:1a que l'axe eernssa des pipons a* -confond avec l'axe 4* 1 'u'C.tr11".. Des tos3aaa.uts 1%, ',y i6y 17. '!goy 19 tout, ça3,aaerri rtpri**nt4*. VA contr*-po±4.s 20 e4gtlIbr 1* balourd de l'exeentri- que 7 et- aftrt tgalezent dtentretolae entre les roulements l4 et 15 tandis qu'un voile 21 est. logé da&s le pignon ,.
La carter 10 eoaportet ari vu* d'assurer son 6tanchéité.
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un joht 4\ ..1>o!h..nt. .rpendiculùre à l'axe loAgituc1hû. qui.
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peut être prévu par exemple-avec sérielles ou brides d'embo2ten=mt* A l'intérieur du carter, on prévoit un logement pour recevoir la couronne. D'autres logements sont-également prévus dans le carter pour recevoir les roulements 18 et 19 qui forment paliers pour l'arbre 8 et recevoir le roulement 16 qui forme, avec le roulement 17, paliers pour l'arbre 6.
La couronne à denture intérieure 2 a un diamètre extérieur tel qu'elle puisse être chassée dur dans le logement prévu dans le carter, une ou plusieurs rainures de cale 22 la rendant solidaire du carter. La couronne 1 par- contre
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tourne librement dans le cartl"r fOi:. OBi: fjyéf!, vBI1-t.a.&euaement par emboîtement et vis, concentriquement sur le plateau 9 de l'axe 8- . Un tel emboîtement est représente en 23 dans la figure 3.
L'axe primaire 6 tourne librement sur les roulements 16 et 17 et l'excentrique 7 est disposé entre les deux roulements 16 et 17.
L'excentrique 7 supporte-les-roulements 14 et 15
Dans la figure 3, le roulement 17 se trouve dana un
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logement -prévu dans le plateau 9, mais il-pourrait ga1ement être logé -dans l'arbre 8. L'axe primaire 6 est ainsi porté et tourne librement dans le roulement 17.
On constate que 1* pignon 3, représente dans la figur*
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37 est d'une épaisseur &pprox1.!Jfati.v.e!:3ent. égale à celle dea deux¯- --- couronnes 1 et 2, mais que la denture du pignon 3, engrenant -avec la couronne 1, ne se- trouve que sa::-¯!J01t1é. cette- -êpa1.e.ur. l'autre noitié formant une partie lisse dans laquelle - -est prévue une rainure de cale 25 pour rendre le pigztaff- 8 solidaire - #Cp1gnoll 1. us note= encore que le pignon 3 comporte lin loge nt pour recevoir 1* roulement l4 et 1.U1 logement pour recevoir le voile 21, tandis que l'on remarque un évidement entre ces deux
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10p.8Dt8 ¯Pour gsrasa ra le libre passage' du oontre-oo1d8 et-équil1brage- 20*
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Le contre-poids 20 est calé sur la partie excentrée de l'axe 6 à 11-aide d'une rainure de cale 24.
Ce contre-poids, qui
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est opposé diasétralenent au bossage de l'excentrique, est destiné à équilibrer-l'axe 6 affecté de l'excentrique, des roulements 14 et 15 et des pignons 3 et 4.
Le voile 21 aura un diamètre extérieur tel qu'il puisse être calé dans le logement prévu dans le pignon 3 et un alésage convenable pour recevoir le roulement 15. La fixation peut se faire par circlips 29 et en enlevant le voile on aura accès au contre- poids 20 et aux roulements 14 et 15. ll est bien évident que les exemples de montage qui viennent d'être donnés sont uniquement donnés à titre d'exemple et que le choix de ceux-ci repose généralement uniquement sur des considérations de construction. Ainsi, on pourrait prévoir que le contre-poids 20 solidaire de l'excentrique provienne de coulée, ce qui suppricerait la nécessité d'une rainure de fixation
24. On pourrait également prévoir une forme différente pour le pignon 3, bien que celle qui est indiquée offre l'avantage de faciliter le montage.
On adoptera selon les forces à transmettre des roulements a billes ou à galetas.
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Si nous -considérons, à titre d'exesple, que les engrenages sont d'un module 1 et que la couronne 2 comporte 101 dents, tandis
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que la cauronne 1 en comporte 100, et si nous considérons d'autre Far-qa2a pignon 4 comporte 94 dents tandis que le pignon 3 en comporte 93, nous constatons que l'excentricité, c'est-â-diro la distance ti3s dans la figure , doit être de 393 aBt< c'est-à-dire 101 - 94 100 - 9J - .ë loi 94 - "'' * 5±$ Pour obtejsiy une réduction de vitesse de 1 sur 100, 9n choisira des couronnes comportant l'une 100 dents et l'autre 101 dents, étant ent:
end1Î' qu¯h ,Doaôre des dents des pignons (et par conséquente. y.
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leurs diamètres primitifs) doit être choisi afin d'assurer et ce,
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grâce à l'excentrique, un enerènement continu des pignons dans leur couronne respective* L'excentrique, par l"intermédiaire des roulements 14 et 15, applique les pignons dans leur couronne respective. On choisit de préférence des couronnes comportant une centaine de dents, bien qu'il soit concevable d'avoir une première couronne comportant 24 dents, tandis que la seconde couronne comporterait 25 dents.- Un nombre inférieur de dents; entraînerait cependant des difficultés de réalisation des engrenages.
On-réduit au maximum la différence de dents entre les couronnes 1 et 2 et les pignons .3- -et 4. Dans l'exemple indiq,ué ci-dessus cette différence est- de 7 dents, ce que l'on peut
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adopter ordinaireaent pour un angle de pression de 20*. Si 1.'on taillait des dents de la forme d'un triangle isocèle et ayant un tracé à développement de cercle bien approprié, il serait possible de ramener cette différence à 3 dents ce qui donnerait, toujours
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dans le cas d'un module 1- et aveoe des couronnes de 101 et 100 dents, un excentrement de z 101 - 9S 100 - 97 1 e ...
L'avantage immédiat étant,- dans ce cas, d'entraîné? une diminution
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deJ.a-aa8$$ du contre-poids et d'offrir la possibilité d'engrener 2 ou 3 dents à la fois*
Le fonctionnement du réducteur peut être expliqué de la façon suivante :
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La rotation de ltaxe-6- qui entraîne celle de--texcentr1que j' provoque, par l'intaraédiaire des rauleceuta 14 et 15s la rotation des pignons 3 et 4 sur eux- 8meo et î.e¯dé.p1-a-cmnt de l'axe commun de ces pignons à l'intérieur des couronnes 1 et 2
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selon 1U18 trajectoire circulaire concentrique à l'axe commi des couronnes.
A chaque tour de l'axe prismaire 6 correspondra
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an tour de l'axe des pignons 3 et 4 à l'intérieur des conromam- concentriques 1 et 2< Con la cooroane 2 est f3z -- c.o1U"O est libre da toaraer et possède une dent de !SOins que la e9uro. 2, à chaque tour de 1*ax* pri.aa1r8 6 rroqpnd 1Cl AT.1L11C:zd: de ia cou...e 1 -d'uu- dent; d&na 1. se" dé ru'"atl on de l'axe p.""i1sai........ 6.
Dans l'exemple choisi, la Couronne 1 port.aJ1t 100 dente, il faudra donc :raire décrire 'l3C1 tours à l'axe 6 pour que lu couronne- 1, et par con.séqu c:1 t ltaxe de sortie 8 qui Ici est solidaire, tom-ae d'un tour couplets Cependant. ci c'eet la couronne 2 qui porto -"00- dente tttndi< que la eourca-s* 1 en porte 1019 nous aurons toujours la s$as rédaction, secondaire -8 tDe.ra en sens inverse par rapport au sens de rotation de l'axe ,noir* 6.
La réduction qu'on.obtient peut être définie comme le rapport de la différence de dents entre le* deux couronnes à
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denture intériur. (dans notre-exemple 1) et le pignon possédant le pins petit nombre de dents (dans notre cas 100).
Si l'on deaire-obtenir uae réduction de Il suffira que la couronne 2 porte 10,21--dents, tandis que la couronne " en porte 100.
En respectant les xéses modules pour lea quatre
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engrenages et en niutilîaant que quatre engrenages., en OOnS8rT""'1t la aga* excentricité puisque I'oxceatrie3tat attribaable qu4à la différence de dent* entre chaque couronne à denture intérieure et son pignon, on: ,*..t ."O'tr un Te1rt.t1.-ona-Yar1ant par unités par exemple 1/100,1/99,1/98 etc.) simplement en variant -le =fibre des dents de la cour=**
Il est également possible de travailler avec des nodules différents par train d'engrenages (trainsi et 3 et trains ci
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2 et 4).
Si, au lieu du cas précédent où nous avions 1 mm de différence au diamètre priaitif entre les couronnes 1 et 2, noua avons seulement une différence de 0,1 mm, nous obtencns un rapport de vitesse de
0,1/100=1/1000.
Le réducteur de vitesse selon l'invention possède de non avantages et -nous indiquerons plus spécialement les suivants Le réducteur offre un grand éventail de réduction tout en conservant le même nombre de pièces, le même carter, le nièces axes de roulements,,- la m6em excentricité de l'arbre d'entrée. ¯
La vitesse circonférentielle est très réduite par rapport au réducteur classique; dans le cas d'une excentricité de 3,5 mm et d'un axe primaire tournant à 1000 t/m, elle sera de
3,5 x 2 x 3,14 x 1000 = 21,980 m/minute.
Le réducteur permet--également une très grande réduction pour un encombrement très réduit et la contenance d'huile dans le carter, par suite de la compacité de l'ensemble, peut être faible.
Le réducteur possède une seule ligne d'arbre, ce qui facilite l'usinage et permet de travailler, si l'on désire, par multi-cellules, c'est-à-dire succession, sur une seule ligne, de plusieurs réducteurs.
La construction est très simple et moins onéreuse que celle des réducteurs classiques.
Par grande vitesse, l'huile ne se fait pas projeter en dehors des dents, comme c'est le cas dans les réducteurs classiques.
Ceci est non seulement dû à la vitesse circonférentielle faible
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saia aussi au fait que 1. thuile pourrait 3tre :p--ojetC-eg :par la rotation des dans les coorojanes. Ceci- snpprise tob1iga- tion d'app1iq\1ier''I:4""le po=pe -le graissage pour ies grandes vitesses, m?z, àe l'crgrs da 3000 t/n.
2 'Lif E K D I C 1 T I Q fl S
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1# Rédncte de vitesse cosportant un. excentrique s*'Iiclab d'un arbre e;.r.e caractérise un ce uÍ1 comporte deux couronnes à Scstare intérieure 6.'LillC::"ri.' ..r.'F's par rapport à l'axe de l'arbre deutr0s rIne des couronnes zoa"Janb tourner librement et 1. -aure couronne étant fixe par rapport au carver du réducteur, les couronnes ayant un diamètre primitif légèrement différent; deux pignons concentriques par rapport à l'axe de l'excentrique, solidaires entre eux et engrenant à l'intérieur
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de leur couronne re6pectie; des roulements disposés sur Ilexcentri- que assurant Inapplication et l'engrènement continus des pignons dans leur couronne, respective;
des paliers dans le carter pour l'axe d'entrée permettant une rotation de cet axe et un contre- poids sur l'axe destiné à assurer l'équilibrage de l'arbre.