WO2003101152A1 - Dispositif de chauffage par induction d'une denture d'une piece mecanique - Google Patents

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WO2003101152A1
WO2003101152A1 PCT/FR2003/001540 FR0301540W WO03101152A1 WO 2003101152 A1 WO2003101152 A1 WO 2003101152A1 FR 0301540 W FR0301540 W FR 0301540W WO 03101152 A1 WO03101152 A1 WO 03101152A1
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induction coil
main
auxiliary
toothed wheel
coil
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PCT/FR2003/001540
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Pascal Rivat
Jean Grunewald
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EFD Induction SAS
PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
EFD Induction SAS
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Publication date
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    • H05B6/02—Induction heating
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    • H05B6/405—Establishing desired heat distribution, e.g. to heat particular parts of workpieces for heating gear-wheels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06—Surface hardening
    • C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • C21D1/10—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation by electric induction
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    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a device for induction heating of a toothing of a mechanical part.
  • induction heating devices have many advantages over conventional heating devices, such as ovens, for performing surface treatment.
  • induction heating can be limited to a localized area of the room to be treated representing a few percent of the whole room. This allows significant energy savings compared to conventional ovens.
  • induction heaters can generally be directly integrated into a production line.
  • induction heating devices can be switched on or off almost instantaneously, which makes it possible to reduce or even eliminate, stocks of parts to be processed.
  • induction heating devices generally have a much lower cost than conventional ovens, and are not polluting.
  • an induction heat treatment can be tricky.
  • an induction coil is generally placed in the vicinity of the peripheral wall of the toothed wheel comprising the toothing.
  • the thickness of the heated zone obtained is generally not homogeneous, in particular for a helical toothed wheel for which the teeth are inclined relative to to the wheel axle. More precisely, the hardened zone is substantially homogeneous on the two faces of each tooth at the level of the median plane of the wheel but is not at the level of the axial ends of each tooth. Indeed, one obtains, at the axial ends of each tooth, a hardened zone of great thickness, corresponding to an overheated zone, on one face of the tooth and a hardened zone of thin thickness, or an absence of hardened zone, corresponding to an insufficiently heated area on the other side of the tooth.
  • Document FR 2 746 574 describes an induction heating device for the homogeneous surface treatment of helical teeth.
  • a device has a relatively complex structure and is ill-suited to an industrial application.
  • the present invention also aims to obtain an induction heating device for the surface treatment of a toothing of a mechanical part which is of simple design for use on an industrial scale.
  • the present invention provides a device for induction heating of the teeth of a toothed wheel, the teeth being located at least on one wall of the toothed wheel, comprising an annular main induction coil connected to a source. feed and arranged coaxially with the toothed wheel opposite the peripheral wall; and first and second annular auxiliary induction turns, electrically connected to the power source in parallel to the main turn, and arranged coaxially with the main turn on either side of the main turn at a distance from the toothing.
  • the device comprises means for adjusting a first determined distance, along the axis of the toothed wheel, between the first auxiliary induction turn and the main induction turn.
  • the device comprises means for adjusting a second distance, along the axis of the toothed wheel, between the second auxiliary induction turn and the main induction turn.
  • the diameter of the first auxiliary induction coil is different from the diameter of the second auxiliary induction coil.
  • the diameter of the first auxiliary induction coil and / or the diameter of the second auxiliary induction coil are different from the diameter of the main coil.
  • the first and second auxiliary induction turns each extend through a concentrating element of the magnetic field induced by said turns.
  • the device comprises at least one additional annular induction coil connected to the power source in parallel to the main coil, and arranged coaxially with the main coil on the side of the first auxiliary induction coil, or the second auxiliary induction coil, opposite the main coil.
  • the cross section of the first auxiliary induction coil is different from the cross section of the second auxiliary induction coil.
  • the cross section of the first auxiliary induction coil and / or the cross section of the second auxiliary induction coil are different from the cross section of the main coil.
  • the toothed wheel has an internal bore defining an internal peripheral wall on which a helical toothing is produced, the main induction coil being located in said internal bore.
  • FIG. 1 represents a perspective view of a toothed wheel with helical teeth and of an exemplary embodiment of an induction heating device according to invention
  • 2 shows a side view of the toothed wheel and the device of Figure 1
  • Figure 3 shows a section of the toothed wheel and part of the device Figure 1 along a plane containing one axis of the toothed wheel
  • FIG. 4 represents a section of a toothed wheel and of an alternative embodiment of the device according to the invention
  • Figure 5 shows a section of a toothed wheel and another alternative embodiment of the device according to the invention.
  • FIGS. 1 and 2 respectively represent a perspective view and a side view of an induction heating device 10 according to the invention used for heating the surface of a toothing 12 of a toothed wheel 13 with an axis ⁇ and of median plane P.
  • the toothed wheel 13 has outer peripheral walls 14 and inner 15 and two lateral faces 16, 17.
  • the toothing 12 is disposed on the outer peripheral wall 14 of the toothed wheel 13.
  • the device 10 comprises a main annular turn 18 consisting of a hollow annular tube.
  • the main turn 18 is arranged coaxially with the toothed wheel 13, facing the teeth 12, so that the median plane P forms a plane of symmetry of the turn 18.
  • a support not shown, maintains the toothed wheel 13 in position.
  • the device 10 comprises first 19 and second 20 auxiliary annular turns, each consisting of a hollow annular tube.
  • the auxiliary turns 19, 20 are arranged coaxially with the toothed wheel 13 on either side of the main turn 18, and are not directly opposite the toothing 12.
  • the three turns 18, 19, 20 are fixed at a first end to a first metal sole 22.
  • the second ends of the three turns 18, 19, 20 are fixed to a second metal sole 24.
  • the two metal soles 22, 24 are connected across a low frequency or high frequency generator (not shown).
  • An insulating wall 26 separates the two flanges 22, 24.
  • the ends of each turn 18, 19, 20 are held on the corresponding flanges 22, 24 by two bolts 28, 29 made of insulating material which connect the two ends of each turn 18, 19, 20 through the flanges 22, 24 and the insulating wall 26.
  • Lights 30, 31 passing through the flanges 22, 24 and the insulating wall 26 make it possible to adjust the positions along the axis ⁇ of the bolts 28, 29 of the auxiliary turns 19, 20.
  • the diameter E is defined relative to the diameter D of the toothed wheel 13 and the height I is defined relative to the height G along the axis ⁇ of the toothed wheel 13.
  • the main turn 18 is of rectangular cross section, the height I of the turn 18 being less than the height G of the toothed wheel 13, and the auxiliary turns 19, 20 are of square cross section.
  • An example of a conventional heat treatment consists in preheating the teeth 12 at medium or low frequency, then heating high power at high frequency for a very short time, and finally rapid cooling to room temperature. A hardened area is thus formed on the surface of the toothing 12.
  • Another example of heat treatment consists in carrying out a first hardened area as has been explained previously, then optionally in carrying out heating at low temperature allowing the area to be tempered. quenched without forced cooling.
  • a second hardened zone is then formed, by performing a medium or low frequency preheating, then a high power high frequency heating of the teeth 12 for a very short time, and finally rapid cooling to room temperature.
  • the turns can be connected to the generator so that the current flows at a given time in the same direction in the three turns, or in the opposite direction in one of the turns.
  • One or more spacers can be provided directly attached to the turns 18, 19, 20 to ensure the maintenance distances H1 and H2 between the auxiliary turns 19, 20 and the main turn 18 during a heating operation.
  • first and second auxiliary turns 19, 20 makes it possible to ensure a better distribution of the currents induced in the toothed wheel 13. A more homogeneous surface heating is thus obtained.
  • the insufficiently heated zones on the faces of a tooth in the vicinity of the lateral faces 16, 17 are removed.
  • the structure of the heating device 10 according to the invention is particularly simple, the Applicant has demonstrated a significant improvement in the uniformity of the hardened areas obtained compared with conventional single-turn devices. In fact, by using the device 10 according to the invention, a thickness of hardened zones which is substantially uniform over at least 95% of the height of the toothing 12 is reached in the direction of the helix.
  • a suitable surface treatment is obtained by having auxiliary turns 19 , 20, having internal diameters FI, F2 of 190 mm, at distances Hl, H2 of 10 mm from a main turn 18 having an internal diameter E of 180 mm.
  • the main turn 18 has a rectangular cross section having a height I of 20 mm, and a radial width of 10 mm, and the auxiliary turns 19, 20 have a square cross section of 10 mm side.
  • the internal diameters FI, F2 and the distances H1, H2 are determined as a function of the geometric shape of the toothed wheel 13.
  • the toothed wheel 13 may have a protuberance on one of the lateral faces 16, 17.
  • the distances Hl and H2 can be different.
  • the diameters FI and F2 can be different from each other, and different from the diameter E of the main turn 18.
  • the adjustment of the distances Hl and H2 can be obtained by means of the lights (30, 31).
  • the straight sections of the turns 18, 19, 20 may be different from square or rectangular sections.
  • the auxiliary turns 19, 20 can be of triangular section. Depending on the cross sections and the thicknesses of the hollow tubes making up the turns, these can be manufactured by forming or machining.
  • the device 10 comprises additional auxiliary annular turns in addition to the first and second auxiliary turns 19, 20.
  • Such additional turns are arranged coaxially with the toothed wheel 13 on either side of the auxiliary turns 19, 20.
  • the number of auxiliary turns added may be different on one side or the other of the main turn 18.
  • FIG. 4 represents an exemplary embodiment of the device for a toothed wheel 35 of axis ⁇ 'comprising a toothing 36 on its internal peripheral wall 37.
  • the induction heating device 10 comprises a main annular coil 38 disposed inside the toothed wheel 35 coaxially with the toothed wheel 35 facing the teeth 36.
  • the device 10 also comprises two auxiliary annular turns 39, 40 arranged coaxially with the toothed wheel 35 on either side of the main turn 38.
  • Each turn 38, 39, 40 is connected, at one end, to a first sole 42 by a link arm 44, 46, 48 and, at the opposite end, to a second sole by another link arm.
  • the connections are made, for example, by means of bolts 49.
  • Lights 50 associated with the bolts 49 of the auxiliary turns 39, 40 make it possible to adjust the respective positions along the 'axis ⁇ '.
  • the two soles 42 are separated by an insulating wall 51.
  • the soles 42 are connected to a low-frequency or high-frequency generator.
  • the main geometric parameters defining the device 10 are, by analogy with the embodiment described above, the outside diameter of the main turn 38, the outside diameters auxiliary turns 39, 40, the distances along the axis ⁇ 'between the auxiliary turns 39, 40 and the main turn 38, and the cross sections of the turns 38, 39, 40.
  • FIG. 5 represents a section of another alternative embodiment of the induction heating device 10 according to the invention in which each auxiliary turn 19, 20 extends in an element 52, 54 for concentrating the magnetic field induced by the turn 19, 20.
  • the element 52, 54 can be made of a material of high magnetic permeability.
  • the present invention makes it possible to carry out a heat treatment on the surface of the teeth of a toothed wheel which ensures uniform heating of the teeth. The mechanical properties of the toothed wheel are thus improved, and are substantially homogeneous over the entire surface of the teeth. In addition, by reducing excessive deformation of the teeth, the rectification operations are limited.
  • the device according to the invention has a relatively simple structure and can easily be integrated into a production line.
  • the present invention is susceptible of various variants and modifications which will appear to those skilled in the art.
  • the device according to the invention can be used to produce induction heating of herringbone toothed wheels, tangent or global worm gear wheels.
  • the present invention also applies to conical toothed wheels, and to toothed wheels for which the toothing is located on a face substantially perpendicular to the axis of the wheel, the geometric parameters defining the device according to the invention being determined according to the toothing treated.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif (10) de chauffage par induction de la denture (12) d'une roue dentée (13), la denture étant située au moins sur une paroi périphérique (14) de la roue dentée, comprenant une spire d'induction principale annulaire (18) connectée à une source d'alimentation et disposée de façon coaxiale à la roue dentée en vis-à-vis de la paroi périphérique; et des première (19) et seconde (20) spires d'induction auxiliaires annulaires, connectées électriquement à la source d'alimentation en parallèle à la spire principale, et disposée de façon coaxiale à la spire principale de part et d'autre de la spire principale de part et d'autre de la spire principale à distance de la denture.

Description

DISPOSITIF DE CHAUFFAGE PAR INDUCTION D'UNE DENTURE D'UNE PIECE
MÉCANIQUE
La présente invention concerne un dispositif de chauffage par induction d'une denture d'une pièce mécanique.
On souhaite réaliser un traitement de surface de certaines pièces mécaniques pour obtenir des zones durcies en surface des pièces mécaniques, ce qui permet d'en améliorer les propriétés mécaniques. L'utilisation de dispositifs de chauffage par induction a connu un essor important dans le cadre de tels traitements de surface de pièces mécaniques.
En effet, les dispositifs de chauffage par induction présente de nombreux avantages par rapport à des dispositifs de chauffage classiques, tels que des fours, pour réaliser un traitement de surface.
Par exemple, le chauffage par induction peut être limité à une zone localisée de la pièce à traiter représentant quelques pourcents de l'ensemble de la pièce. Ceci permet de réaliser des économies d'énergie importantes par rapport à des fours classiques. En outre, les dispositifs de chauffage par induction peuvent généralement être directement intégrés à une chaîne de fabrication. De plus, les dispositifs de chauffage par induction peuvent être mis en marche ou à l'arrêt quasiment de façon instantanée, ce qui permet de réduire, voire de supprimer, les stocks de pièces à traiter. Enfin, les dispositifs de chauffage par induction ont généralement un coût beaucoup plus faible que des fours classiques, et ne sont pas polluants.
Dans de nombreux cas, il a été possible de substituer aux dispositifs de chauffage classiques des dispositifs de chauffage par induction.
Toutefois, dans le cas de pièces mécaniques de formes géométriques complexes, la mise en oeuvre d'un traitement thermique par induction peut s'avérer délicate. Par exemple, dans le cas d'une roue dentée comportant une denture sur une paroi périphérique, on souhaite obtenir une zone durcie d'épaisseur faible et régulière sur toute la surface de la denture. Pour réaliser de telles zones par un traitement par induction, on dispose généralement une spire d'induction au voisinage de la paroi périphérique de la roue dentée comportant la denture.
Toutefois, avec un tel dispositif, l'épaisseur de la zone chauffée obtenue, c'est-à-dire de la zone durcie, n'est généralement pas homogène, en particulier pour une roue dentée hélicoïdale pour laquelle les dents sont inclinées par rapport à l'axe de la roue. Plus précisément, la zone durcie est sensiblement homogène sur les deux faces de chaque dent au niveau du plan médian de la roue mais ne l'est pas au niveau des extrémités axiales de chaque dent. En effet, on obtient, au niveau des extrémités axiales de chaque dent, une zone durcie de grande épaisseur, correspondant à une zone surchauffée, sur une face de la dent et une zone durcie de faible épaisseur, ou une absence de zone durcie, correspondant à une zone insuffisamment chauffée, sur 1 'autre face de la dent. Ce phénomène a pour origine la dissymétrie de la roue dentée due à l'inclinaison des dents. En effet, les courants induits qui se développent dans la roue dentée tendent à se répartir de façon non uniforme si bien que certaines parties des dents sont plus ou moins chauffées que d'autres. La transfor- mation des zones insuffisamment chauffées tend à être incomplète et les zones surchauffées tendent à se déformer de façon excessive et requérir une étape de rectification ultérieure. Ceci limite l'utilisation des dispositifs de chauffage par induction classiques pour le traitement de surface de dentures de roues dentées.
Le document FR 2 746 574 décrit un dispositif de chauffage par induction pour le traitement de surface homogène de dentures hélicoïdales. Toutefois, un tel dispositif a une structure relativement complexe et est peu adapté à une applica- tion industrielle.
La présente invention vise également à obtenir un dispositif de chauffage par induction pour le traitement de surface d'une denture d'une pièce mécanique qui soit de conception simple pour une utilisation à une échelle indus- trielle.
Pour atteindre cet objet, la présente invention prévoit un dispositif de chauffage par induction de la denture d'une roue dentée, la denture étant située au moins sur une paroi de la roue dentée, comprenant une spire d'induction principale annulaire connectée à une source d'alimentation et disposée de façon coaxiale à la roue dentée en vis-à-vis de la paroi périphérique ; et des première et seconde spires d'induction auxiliaires annulaires, connectées électriquement à la source d'alimentation en parallèle à la spire principale, et disposée de façon coaxiale à la spire principale de part et d'autre de la spire principale à distance de la denture.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend un moyen de réglage d'une première distance déterminée, selon l'axe de la roue dentée, entre la première spire d'induction auxiliaire et la spire d'induction principale. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend un moyen de réglage d'une seconde distance, selon l'axe de la roue dentée, entre la seconde spire d'induction auxiliaire et la spire d'induction principale. Selon un mode de réalisation de l'invention, le diamètre de la première spire d'induction auxiliaire est différent du diamètre de la seconde spire d'induction auxiliaire.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le diamètre de la première spire d'induction auxiliaire et/ou le diamètre de la seconde spire d'induction auxiliaire sont différents du diamètre de la spire principale.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les première et seconde spires d'induction auxiliaires s'étendent chacune à travers un élément concentrateur du champ magnétique induit par lesdites spires.
Selon un mode de réalisation de 1 ' invention, le dispositif comporte au moins une spire d'induction annulaire supplémentaire connectée à la source d'alimentation en parallèle à la spire principale, et disposée de façon coaxiale à la spire principale du côté de la première spire d'induction auxiliaire, ou de la seconde spire d'induction auxiliaire, opposé à la spire principale .
Selon un mode de réalisation de 1 ' invention, la section droite de la première spire d'induction auxiliaire est différente de la section droite de la seconde spire d'induction auxiliaire .
Selon un mode de réalisation de l'invention, la section droite de la première spire d'induction auxiliaire et/ou la section droite de la seconde spire d'induction auxiliaire sont différentes de la section droite de la spire principale.
Selon un mode de réalisation de 1 ' invention, la roue dentée comporte un alésage intérieur définissant une paroi périphérique intérieure sur laquelle est réalisée une denture hélicoïdale, la spire d'induction principale étant située dans ledit alésage intérieur.
Cet objet, ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation parti- culiers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 représente une vue en perspective d'une roue dentée à denture hélicoïdale et d'un exemple de réalisation d'un dispositif de chauffage par induction selon l'invention ; la figure 2 représente une vue de côté de la roue dentée et du dispositif de la figure 1 ; la figure 3 représente une section de la roue dentée et d'une partie du dispositif la figure 1 selon un plan contenant 1 'axe de la roue dentée ; la figure 4 représente une coupe d'une roue dentée et d'une variante de réalisation du dispositif selon l'invention ; et la figure 5 représente une section d'une roue dentée et d'une autre variante de réalisation du dispositif selon l'invention.
Les figures 1 et 2 représentent respectivement une vue en perspective et une vue de côté d'un dispositif de chauffage par induction 10 selon l'invention utilisé pour réaliser le chauffage en surface d'une denture 12 d'une roue dentée 13 d'axe Δ et de plan médian P. Dans le présent exemple, la roue dentée 13 comporte des parois périphériques extérieure 14 et intérieure 15 et deux faces latérales 16, 17. La denture 12 est disposée sur la paroi périphérique extérieure 14 de la roue dentée 13. Le dispositif 10 comprend une spire annulaire principale 18 constituée d'un tube creux annulaire. La spire principale 18 est disposée de façon coaxiale à la roue dentée 13, en vis-à-vis de la denture 12, de sorte que le plan médian P forme un plan de symétrie de la spire 18. Un support, non représenté, maintient la roue dentée 13 en position.
Le dispositif 10 comprend des première 19 et seconde 20 spires annulaires auxiliaires, constituées chacune d'un tube annulaire creux. Les spires auxiliaires 19, 20 sont disposées de façon coaxiale à la roue dentée 13 de part et d'autre de la spire principale 18, et ne sont pas directement en vis-à-vis de la denture 12.
Les trois spires 18, 19, 20 sont fixées à une première extrémité à une première semelle métallique 22. Les secondes extrémités des trois spires 18, 19, 20 sont fixées à une seconde semelle métallique 24. Les deux semelles métalliques 22, 24 sont connectées aux bornes d'un générateur basse fréquence ou haute fréquence (non représenté) . Une paroi isolante 26 sépare les deux semelles 22, 24. Les extrémités de chaque spire 18, 19, 20 sont maintenues sur les semelles 22, 24 correspondantes par deux boulons 28, 29 en matériau isolant qui relient les deux extrémités de chaque spire 18, 19, 20 au travers des semelles 22, 24 et de la paroi isolante 26. Des lumières 30, 31 traversant les semelles 22, 24 et la paroi isolante 26 permettent d'ajuster les positions selon l'axe Δ des boulons 28, 29 des spires auxiliaires 19, 20. Deux boulons 32 maintiennent les semelles métalliques 22, 24 contre la paroi isolante 26. Les trois spires 18, 19, 20 sont ainsi montées en parallèle sur le générateur de fréquence. Un fluide de refroidissement circule à l'intérieur de chaque spire 18, 19, 20. Les moyens d'apport, d'évacuation et de mise en circulation du fluide de refroidissement pour chacune des spires 18, 19, 20 ne sont pas représentés sur les différentes figures. La figure 3 représente une section de la roue dentée
13 et des spires 18, 19, 20 du dispositif 10 selon un plan contenant l'axe Δ, et met en évidence les principaux paramètres géométriques permettant de définir la structure du dispositif 10. Ces paramètres sont : - le diamètre intérieur E de la spire principale 18 ; le diamètre intérieur FI de la première spire auxiliaire 19 ; le diamètre intérieur F2 de la seconde spire auxiliaire 20 ; la hauteur I selon l'axe Δ de la spire principale 18 la distance Hl selon 1 ' axe Δ séparant la première spire auxiliaire 19 de la spire principale 18 ; - la distance H2 selon 1 'axe Δ séparant la seconde spire auxiliaire 20 de la spire principale 18 ; et les sections droites de chaque spire 18, 19, 20.
Le diamètre E est défini par rapport au diamètre D de la roue dentée 13 et la hauteur I est définie par rapport à la hauteur G selon l'axe Δ de la roue dentée 13. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, la spire principale 18 est de section droite rectangulaire, la hauteur I de la spire 18 étant inférieure à la hauteur G de la roue dentée 13, et les spires auxiliaires 19, 20 sont de section droite carrée. Un exemple de traitement thermique classique consiste à réaliser une préchauffe de la denture 12 à moyenne ou basse fréquence, puis une chauffe de forte puissance à haute fréquence pendant une très faible durée, et enfin un refroidissement rapide à température ambiante. On forme ainsi une zone durcie en surface de la denture 12. Un autre exemple de traitement thermique consiste à réaliser une première zone durcie comme cela a été expliqué précédemment, puis éventuellement à réaliser un chauffage à basse température permettant de faire un revenu de la zone trempée sans refroidissement forcé. On forme ensuite une seconde zone durcie, en réalisant une préchauffe à moyenne ou basse fréquence, puis une chauffe de forte puissance à haute fréquence de la denture 12 pendant une très faible durée, et enfin un refroidissement rapide à température ambiante. Suivant le traitement thermique à réaliser, les spires peuvent être connectées au générateur de sorte que le courant circule à un instant donné dans le même sens dans les trois spires, ou bien en sens inverse dans l'une des spires.
On peut prévoir une ou plusieurs entretoises directement fixées sur les spires 18, 19, 20 pour assurer le maintien des distances Hl et H2 entre les spires auxiliaires 19, 20 et la spire principale 18 lors d'une opération de chauffage.
Par de nombreux essais, la demanderesse a mis en évidence que l'ajout de première et seconde spires auxiliaires 19, 20 permet d'assurer une meilleure répartition des courants induits dans la roue dentée 13. On obtient ainsi un chauffage en surface plus homogène de la denture 12 au voisinage des faces latérales 16, 17. En particulier, on supprime les zones insuffisamment chauffées sur les faces d'une dent au voisinage des faces latérales 16, 17. Bien que la structure du dispositif 10 de chauffage selon l'invention soit particulièrement simple, la demanderesse a mis en évidence une amélioration importante de 1 'uniformité des zones durcies obtenues par rapport à des dispositifs classiques à spire unique. En effet, en utilisant le dispositif 10 selon l'invention, on atteint une épaisseur de zones durcies sensiblement uniforme sur au moins 95 % de la hauteur de la denture 12 dans la direction de l'hélice.
A titre d'exemple, pour une roue dentée ayant 79 dents sur la paroi périphérique extérieure 14, un diamètre D de 175 mm, et un module de l'ordre de 2, on obtient un traitement de surface convenable en disposant des spires auxiliaires 19, 20, ayant des diamètres intérieurs FI, F2 de 190 mm, à des distances Hl, H2 de 10 mm d'une spire principale 18 ayant un diamètre intérieur E de 180 mm. La spire principale 18 a une section droite rectangulaire ayant une hauteur I de 20 mm, et une largeur radiale de 10 mm, et les spires auxiliaires 19, 20 ont une section droite carré de 10 mm de côté.
Les diamètres intérieurs FI, F2 et les distances Hl, H2 sont déterminés en fonction de la forme géométrique de la roue dentée 13. Par exemple, la roue dentée 13 peut comporter une protubérance sur l'une des faces latérales 16, 17. Dans ce cas, les distances Hl et H2 peuvent être différentes. De même, les diamètres FI et F2 peuvent être différents entre eux, et différents du diamètre E de la spire principale 18. Le réglage des distances Hl et H2 peut être obtenu au moyen des lumières (30, 31) . Enfin, les sections droites des spires 18, 19, 20 peuvent être différentes de sections carrées ou rectangulaires. Par exemple, les spires auxiliaires 19, 20 peuvent être de section triangulaire. Selon les sections droites et les épais- seurs des tubes creux constituant les spires, celles-ci peuvent être fabriquées par formage ou usinage.
Selon une variante de l'invention, le dispositif 10 comprend des spires annulaires auxiliaires supplémentaires en plus des première et seconde spires auxiliaires 19, 20. De telles spires supplémentaires sont disposées de façon coaxiale à la roue dentée 13 de part et d'autre des spires auxiliaires 19, 20. Le nombre de spires auxiliaires ajoutées peut être différent d'un côté ou de l'autre de la spire principale 18.
La figure 4 représente un exemple de réalisation du dispositif pour une roue dentée 35 d'axe Δ' comportant une denture 36 sur sa paroi périphérique interne 37. Dans ce mode de réalisation, le dispositif de chauffage par induction 10 comprend une spire annulaire principale 38 disposée à l'intérieur de la roue dentée 35 de façon coaxiale à la roue dentée 35 en vis-à-vis de la denture 36. Le dispositif 10 comprend également deux spires annulaires auxiliaires 39, 40 disposées de façon coaxiale à la roue dentée 35 de part et d'autre de la spire principale 38. Chaque spire 38, 39, 40 est reliée, à une extrémité, à une première semelle 42 par un bras de liaison 44, 46, 48 et, à l'extrémité opposée, à une deuxième semelle par un autre bras de liaison. Les liaisons sont réalisées, par exemple, au moyen de boulons 49. Des lumières 50 associées aux boulons 49 des spires auxiliaires 39, 40 permettent d'en régler les positions respectives selon 1 ' axe Δ' . Les deux semelles 42 sont séparées par une paroi isolante 51. Les semelles 42 sont reliées à un générateur à basse fréquence ou à haute fréquence.
Dans cette variante de réalisation, les paramètres géométriques principaux définissant le dispositif 10 sont, par analogie avec le mode de réalisation précédemment décrit, le diamètre extérieur de la spire principale 38, les diamètres extérieurs des spires auxiliaires 39, 40, les distances selon l'axe Δ' entre les spires auxiliaires 39, 40 et la spire principale 38, et les sections droites des spires 38, 39, 40.
La figure 5 représente une section d'une autre variante de réalisation du dispositif de chauffage par induction 10 selon l'invention dans lequel chaque spire auxiliaire 19, 20 s'étend dans un élément 52, 54 de concentration du champ magnétique induit par la spire 19, 20. L'élément 52, 54 peut être constitué d'un matériau de haute perméabilité magnétique. La présente invention permet de réaliser un traitement thermique en surface de la denture d'une roue dentée qui assure un chauffage homogène de la denture. Les propriétés mécaniques de la roue dentée sont ainsi améliorées, et sont sensiblement homogènes sur toute la surface de la denture. De plus, en rédui- sant les déformations excessives de la denture, on limite les opérations de rectification. En outre, le dispositif selon l'invention a une structure relativement simple et peut facilement être intégré à une ligne de fabrication.
Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour réaliser un chauffage par induction de roues dentées à chevrons, de roues d'engrenage à vis sans fin tangentes ou globiques. La présente invention s'applique également aux roues dentées coniques, et aux roues dentées pour lesquelles la denture est située sur une face sensiblement perpendiculaire à l'axe de la roue, les paramètres géométriques définissant le dispositif selon l'invention étant déterminés selon la denture traitée.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (10) de chauffage par induction de la denture (12, 36) d'une roue dentée (13, 35), la denture étant située au moins sur une paroi (14, 37) de la roue dentée, caractérisé en ce qu'il comprend : - une spire d'induction principale annulaire (18, 38) connectée à une source d'alimentation et disposée de façon coaxiale à la roue dentée en vis-à-vis de la paroi périphérique ; et des première (19, 39) et seconde (20, 40) spires d'induction auxiliaires annulaires, connectées électriquement à la source d'alimentation en parallèle à la spire principale, et disposée de façon coaxiale à la spire principale de part et d'autre de la spire principale à distance de la denture.
2. Dispositif selon la revendication 1, comprenant un moyen de réglage (30, 31, 50) d'une première distance (Hl) déterminée, selon l'axe (Δ, Δ1) de la roue dentée (13, 35), entre la première (19, 39) spire d'induction auxiliaire et la spire d'induction principale (18, 38) .
3. Dispositif selon la revendication 1, comprenant un moyen de réglage (30, 31, 50) d'une seconde distance (H2) , selon l'axe (Δ, Δ') de la roue dentée (13, 35), entre la seconde (20, 40) spire d'induction auxiliaire et la spire d'induction principale (18, 38) .
4. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le diamètre (FI) de la première (19, 39) spire d'induction auxiliaire est différent du diamètre (F2) de la seconde (20, 40) spire d'induction auxiliaire.
5. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le diamètre (FI) de la première (19, 39) spire d'induction auxi- liaire et/ou le diamètre (F2) de la seconde (20, 40) spire d'induction auxiliaire sont différents du diamètre de la spire principale (18, 38) .
6. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les première (19) et seconde (20) spires d'induction auxiliaires s'étendent chacune à travers un élément concentrateur du champ magnétique (52, 54) induit par lesdites spires.
7. Dispositif selon la revendication 1, comportant au moins une spire d'induction annulaire supplémentaire connectée à la source d'alimentation en parallèle à la spire principale (18, 38) , et disposée de façon coaxiale à la spire principale du côté de la première spire d'induction auxiliaire (19, 39), ou de la seconde spire d'induction auxiliaire (20, 40), opposé à la spire principale .
8. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la section droite de la première (19, 39) spire d'induction auxiliaire est différente de la section droite de la seconde (20, 40) spire d'induction auxiliaire.
9. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la section droite de la première (19, 39) spire d'induction auxiliaire et/ou la section droite de la seconde (20, 40) spire d'induction auxiliaire sont différentes de la section droite de la spire principale (18, 38) .
10. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la roue dentée (35) comporte un alésage intérieur définissant une paroi périphérique intérieure (37) sur laquelle est réalisée une denture (36) hélicoïdale, la spire d'induction principale (38) étant située dans ledit alésage intérieur.
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