FR2667372A1

FR2667372A1 - Clutch device with epicycloid train

Info

Publication number: FR2667372A1
Application number: FR9011968A
Authority: FR
Inventors: Vernier Claude
Original assignee: Staub SA
Current assignee: Staub SA
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1992-04-03
Also published as: IT1296724B1; ITMI912585A1; ITMI912585A0

Abstract

In this clutch with an epicycloid train, a flat annular ring (7) is immobilised against an internal shoulder (8a) in the housing by means comprising an annular member (10) which can move in terms of rotation and axially opposite the said ring (7), a fixed cam (12), at least one cam follower (14) located in a cage (11) mounted rotationally integral with the said member (10) between the latter and the said cam (12), and an element (16) for controlling the said cage. Preferably, the cam (12) includes at least one lobe consisting of the end of a cavity (13) inclined in the circumferential direction, and in which is located a ball (14) constituting the follower. A controlled self-clamping effect decreases the load required of the operator. The clutch may serve to constitute a safety device of the "dead man" type.

Description

La présente invention est relative à un dispositif d'embrayage à train épicycloidal, du type dans lequel une couronne planétaire doit être immobilisée pour assurer l'entratnement du porte-satellites, ou libérée pour interrompre ltentraînement de ce dernier. The present invention relates to a planetary gear clutch device, of the type in which a planetary ring gear must be immobilized to ensure the drive of the planet carrier, or released to interrupt the drive of the latter.

Les embrayages de ce type sont bien connus, et il existe de nombreux systèmes utilisés pour assurer l'immobilisation de la couronne, qui agissent pour la plupart dans le sens radial de ltembrayage. Par exemple, la couronne peut être solidaire d'un tambour dont la pé- ripé'rie est serrée par une sangle, d'une façon analogue à un frein à ruban. Clutches of this type are well known, and there are many systems used to immobilize the crown, which for the most part act in the radial direction of the clutch. For example, the crown can be secured to a drum, the periphery of which is tightened by a strap, in a manner analogous to a band brake.

Ce système présente des inconvénients en ce qutil engendre sur la couronne des efforts s'exerçant dans le sens radial et qui doivent être compensés au moyen de paliers, de roulements à billes, aiguilles ou rouleaux, ce qui est difficile, et par conséquent coûteux. This system has drawbacks in that it generates forces exerted on the crown in the radial direction and which must be compensated by means of bearings, ball bearings, needles or rollers, which is difficult and consequently expensive.

Le but de l'invention est de remédier à cet in convénient en réalisant un embrayage du type précité comportant des moyens d'immobilisation de la couronne qui agissent axialement, dans un agencement tel que lteffort d'entra5nement de la couronne en rotation est utilisé pour fournir un effet d'auto-serrage de cette couronne, diminuant ainsi considérablement l'effort nécessaire pour assurer l'immobilisation de celle-ci. The object of the invention is to remedy this inconvenience by producing a clutch of the aforementioned type comprising means for immobilizing the crown which act axially, in an arrangement such that the drive for driving the rotating crown is used to provide a self-tightening effect of this crown, thereby considerably reducing the effort required to immobilize it.

L'invention a pour objet à cet effet un dispositif d'embrayage à train épicycloidal, comportant dans un un boitier, un planétaire solidaire d'un premier arbre, un porte-satellites solidaire d'un second arbre coaxial au premier et portant au moins un satellite engrenant avec ledit planètaire, au moins une couronne rotative à denture interne engrenant avec ledit satellite, et des moyens pour rendre la couronne solidaire dudit boitier, ce dispositif étant caractérise en ce que lesdits moyens comprennent: un organe annulaire mobile en rotation et axialement en regard de ladite couronne, une came fixe, au moins une contre-came disposée dans une cage montée rotative entre ledit organe et ladite came, et un elément de commande de ladite cage. The subject of the invention is to this end a clutch device with planetary gear, comprising in a housing, a sun gear secured to a first shaft, a planet carrier secured to a second shaft coaxial with the first and carrying at least a satellite meshing with said planet, at least one rotary crown with internal teeth meshing with said satellite, and means for making the crown integral with said case, this device being characterized in that said means comprise: an annular member movable in rotation and axially opposite said crown, a fixed cam, at least one cam follower disposed in a cage mounted to rotate between said member and said cam, and a control element of said cage.

Suivant une autre caractéristique de l'inven- tion, ladite cage est une plaque circulaire solidaire en rotation dudit organe annulaire et comportant au moins un trou dans lequel est logée ladite contre-came. According to another characteristic of the invention, said cage is a circular plate integral in rotation with said annular member and comprising at least one hole in which said cam follower is housed.

D'une façon avantageuse, ladite cage est rendue solidaire en rotation dudit organe annulaire au moyen d'une broche sur laquelle est articulé ledit élément de commande. Advantageously, said cage is made integral in rotation with said annular member by means of a pin on which said control element is articulated.

Avantageusement encore, il est prévu des moyens élastiques pour maintenir au repos, la came et la, ou les, contre-cames hors de ltétat d'engagement. Advantageously still, elastic means are provided to keep the cam and the camshaft (s) out of the engagement state at rest.

La description qui va suivre en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. The description which follows with reference to the appended drawings given by way of nonlimiting examples will make it clear how the invention can be implemented.

la figure 1 est une vue en élévation latérale et en coupe d'un mode de réalisation d'un dispositif d'embrayage suivant l'invention dans son application à un embrayage à train épicycloidal simple comportant une seule couronne, certaines pièces étant représentées en coupe au côté droit;
la figure 2 en est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure i, avec arrachement partiel;
la figure 3 est une vue schématique d'une variante;
la figure 4 est une vue schématique montrant l'application du dispositif suivant l'invention à un em brayage du même type, mais à trains épicycloldaux compo sés. Figure 1 is a side elevational view in section of an embodiment of a clutch device according to the invention in its application to a clutch with a simple planetary gear train comprising a single crown, certain parts being shown in section right side;
Figure 2 is a sectional view along line II-II of Figure i, partially broken away;
Figure 3 is a schematic view of a variant;
FIG. 4 is a schematic view showing the application of the device according to the invention to a clutch of the same type, but with planetary epicyclic trains.

En se référant au dessin, le dispositif d'embrayage suivant l'invention comprend dans un boitier désigné dans son ensemble par la référence 1, un organe menant portant à son extrémité un pignon 2, un arbre mené 3 coaxial au pignon menant 2 et solidaire d'un portesatellites 4 sur lequel au moins un satellite 5 est monté rotatif sur un axe 6, en prise d'une part avec le pignon 2, formant planétaire, et d'autre part avec une couronne annulaire plate 7 à denture interne disposée de façon à pouvoir tourner librement dans un évidement circulaire E délimité dans la paroi interne du boitier par deux épaulements 8a,8b espacés axialement vis à vis l'un de l'autre. Referring to the drawing, the clutch device according to the invention comprises, in a housing designated as a whole by the reference 1, a driving member carrying at its end a pinion 2, a driven shaft 3 coaxial with the driving pinion 2 and integral a satellite carrier 4 on which at least one satellite 5 is rotatably mounted on an axis 6, engaged on the one hand with the pinion 2, forming planetary, and on the other hand with a flat annular ring 7 with internal teeth arranged so as to be able to rotate freely in a circular recess E delimited in the internal wall of the case by two shoulders 8a, 8b spaced axially opposite one another.

La couronne 7 comporte sur ses faces opposées des garnitures 9a,9b en matériau de friction dont l'une, 9a, est adjacente à ltépaulement 8a situé du côté de l'organe menant. The crown 7 has on its opposite faces linings 9a, 9b made of friction material, one of which, 9a, is adjacent to the shoulder 8a located on the side of the driving member.

Un organe annulaire plat 10 est disposé adjacent à la garniture 9b de façon à pouvoir tourner et se déplacer librement axialement dans le logement E. A flat annular member 10 is disposed adjacent to the lining 9b so that it can rotate and move freely axially in the housing E.

Dans le logement E, entre organe annulaire mobile 10 et ltépaulement 8b sont disposés successivement une plaque circulaire 11 pouvant tourner librement, et une came 12 fixée sur l'épaulement 8b du boitier 1. In the housing E, between the movable annular member 10 and the shoulder 8b are successively arranged a circular plate 11 which can rotate freely, and a cam 12 fixed on the shoulder 8b of the housing 1.

Suivant l'exemple représenté, la came 12 comporte trois cavités 13 ménagées dans son épaisseur, espacées de 1200, s'étendant radialement depuis sa périphérie et dont le fond est incliné de bas en haut dans le même sens circonférentiel indiqué par la flèche M à la figure 2, formant ainsi des rampes de came. According to the example shown, the cam 12 has three cavities 13 formed in its thickness, spaced at 1200, extending radially from its periphery and the bottom of which is inclined from bottom to top in the same circumferential direction indicated by the arrow M at Figure 2, thus forming cam ramps.

La plaque circulaire il comporte au voisinage de sa périphérie trois trous également espacés de 1200, formant ainsi une cage dans laquelle sont prisonnières des contre-cames constituées par trois billes 14, l'agencement étant tel que lesdites billes sont situées au droit de l'organe mobile 10 et en face de chaque ca vité 13. The circular plate it comprises in the vicinity of its periphery three holes also spaced at 1200, thus forming a cage in which are trapped cams constituted by three balls 14, the arrangement being such that said balls are located at the right of the movable member 10 and opposite each ca vity 13.

Une broche 15, solidaire d'une tige de commande 16, passe au travers de la plaque il qu'elle entraîne en rotation; elle se prolonge à l'intérieur d'un logement ménagé dans organe annulaire 10 afin de rendre celui ci solidaire en rotation de la plaque 11. Un dégagement dans le corps de la came 12 permet à la tige 16 de se loger et de se déplacer. Un orifice ménagé dans le boitier 1 permet à la tige 16 d'atteindre un dispositif de commande extérieur. A pin 15, integral with a control rod 16, passes through the plate 11 which it drives in rotation; it extends inside a housing provided in an annular member 10 in order to make the latter integral in rotation with the plate 11. A clearance in the body of the cam 12 allows the rod 16 to be housed and to move . An orifice in the housing 1 allows the rod 16 to reach an external control device.

Un ressort hélicoidal de rappel 16A entoure la tige 16. Il prend appui sur un épaulement de la tige 16 et sur un autre épaulement du boitier 1, et tend à pousser la broche 15, et donc la plaque 11, dans le sens opposé aux flèches P (figure 2). Ce ressort peut être remplacé par tout autre moyen élastique équivalent, par exemple agissant directement sur la plaque 11. A helical return spring 16A surrounds the rod 16. It is supported on a shoulder of the rod 16 and on another shoulder of the housing 1, and tends to push the spindle 15, and therefore the plate 11, in the direction opposite to the arrows P (Figure 2). This spring can be replaced by any other equivalent elastic means, for example acting directly on the plate 11.

Le fonctionnement du dispositif est le suivant:
Lorsqu'on agit sur la tige 16 pour faire tourner légèrement la plaque il formant cage pour les billes 14, dans le sens des flèches P, les billes 14 sont forcées de monter sur les rampes 13 de la came fixe 12 et viennent exercer une pression dans le sens axial sur ltorga- ne annulaire 10. Les garnitures de friction 9a,9b sont serrées entre ce dernier et ltépaulement 8a, immobilisant ainsi la couronne 7, et les satellites 5 entraient l'arbre mené 3 en rotation.The operation of the device is as follows:
When one acts on the rod 16 to slightly rotate the plate forming a cage for the balls 14, in the direction of the arrows P, the balls 14 are forced to climb on the ramps 13 of the fixed cam 12 and come to exert pressure in the axial direction on the annular body 10. The friction linings 9a, 9b are clamped between the latter and the shoulder 8a, thus immobilizing the crown 7, and the planets 5 entered the driven shaft 3 in rotation.

On remarquera que organe annulaire 10, serré par les billes 14 sur la garniture 9b de la couronne 7, a tendance à être entraîné par friction par la rotation de cette dernière et que, solidaire de la cage 11, celle-ci tend également à tourner, faisant encore monter les billes 14 sur les rampes 13 en produisant ainsi un effet d'auto-serrage de la couronne
il en résulte que pour embrayer, il suffit initialement d'une action relativement peu importante sur la tige de commande 16 pour provoquer l'immobilisation de la couronne avec cet effet d'auto-serrage controlé.It will be noted that the annular member 10, clamped by the balls 14 on the lining 9b of the crown 7, tends to be driven by friction by the rotation of the latter and that, integral with the cage 11, the latter also tends to rotate , further raising the balls 14 on the ramps 13 thereby producing a self-tightening effect of the crown
it follows that to engage, it suffices initially a relatively minor action on the control rod 16 to cause the immobilization of the crown with this controlled self-tightening effect.

On comprend que lorsqu'on embraye en actionnant la tige de commande 16, on parvient à un état d'équilibre, l'organe annulaire 10 étant retenu en rotation par la broche 15, ctest le coefficient de frottement entre les garnitures 9a,9b et les surfaces de ltépaulement 8a et de l'organe annulaire 10 qui détermine l'effort règlable qui doit être appliqué sur la tige de commande 16 afin d'assurer ltentralnement de l'arbre mené 3. Cet ef- fort est atténué par celui qui tend à entraîner la couronne 7. It is understood that when one engages by actuating the control rod 16, one reaches a state of equilibrium, the annular member 10 being retained in rotation by the spindle 15, this is the coefficient of friction between the linings 9a, 9b and the surfaces of the shoulder 8a and of the annular member 10 which determines the adjustable force which must be applied to the control rod 16 in order to ensure the centralization of the driven shaft 3. This effort is attenuated by that which tends to drive the crown 7.

Le dispositif suivant l'invention est donc par ticulièrement désigné pour être utilisé comme dispositif de sécurité du type "homme mort"puisqu'il suffit de relâcher l'action sur la tige de commande pour assurer instantanément le débrayage de l'organe mené 3. The device according to the invention is therefore specially designated to be used as a “dead man” type safety device since it suffices to release the action on the control rod to instantly disengage the driven member 3.

Le ressort de rappel 16A, de force faible, n'intervient pratiquement pas dans le processus, son rôle essentiel est de maintenir les billes 14 écartées de la position d'engagement sur les rampes 13 quand le dispositif est au repos, afin de limiter l'usure. The return spring 16A, of weak force, practically does not intervene in the process, its essential role is to keep the balls 14 spaced from the position of engagement on the ramps 13 when the device is at rest, in order to limit the 'wear.

il convient cependant de choisir judicieusement l'angle d'inclinaison des rampes 13 afin d'éviter un coincement de l'ensemble en position embrayée. however, the angle of inclination of the ramps 13 must be judiciously chosen in order to avoid jamming of the assembly in the engaged position.

Le calcul montre que la tangente de cet angle doit être supérieure à la somme des coefficients de frottement qui s'établissent entre les billes et les faces des rampes d'une part, les billes et la face de l'organe annulaire 10 d'autre part. The calculation shows that the tangent of this angle must be greater than the sum of the coefficients of friction which are established between the balls and the faces of the ramps on the one hand, the balls and the face of the annular member 10 on the other go.

Bien entendu l'invention peut aussi bien être appliquée à un embrayage du même type, mais comportant des pignons satellites doubles 18 engrenant avec deux couronnes 7a,7b disposées de part et d'autre d'une butée radiale située au milieu de la largeur du logement E comme représenté schématiquement à la figure 3, un ensemble à came fixe, cage et organe annulaire étant disposé adjacent à chaque couronne 7a,7b comme indiqué par les flèches F. Of course, the invention can also be applied to a clutch of the same type, but comprising double planet gears 18 meshing with two crowns 7a, 7b arranged on either side of a radial stop located in the middle of the width of the housing E as shown diagrammatically in FIG. 3, a set with fixed cam, cage and annular member being disposed adjacent to each ring 7a, 7b as indicated by the arrows F.

il en est de même dans le cas d'un embrayage à trains épicycloidaux composés comportant des pignons inverseurs 19 comme représenté à la figure 4. the same is true in the case of a clutch with compound planetary gearing comprising reversing pinions 19 as shown in FIG. 4.

On notera par ailleurs que la disposition de la figure 4 permet d'intégrer au système une fonction d'inverseur de sens de rotation. Note also that the arrangement of Figure 4 allows to integrate the system a direction of rotation reverser function.

Enfin, bien que les contre-cames aient été représentées par des billes dans l'exemple décrit, elles peuvent également être constituées par des galets, les trous de la cage étant modifiés de façon appropriée, et la surface de la rampe correspondante de la came étant réalisée de telle sorte que les contacts came/galet, et galet/organe annulaire stétablissent d'une façon linéaire. Finally, although the cams have been represented by balls in the example described, they can also be constituted by rollers, the holes in the cage being modified appropriately, and the surface of the corresponding ramp of the cam. being produced in such a way that the cam / roller contacts and the roller / annular member are established in a linear fashion.

Claims

1- Clutch device with planetary gear, comprising in a case (1): a sun gear (2) secured to a first shaft, a planet carrier (4) secured to a second shaft coaxial with the first and carrying at least a satellite meshing with said planet, at least one rotary crown (7) with internal teeth meshing with said satellite, and means for making the crown integral with said case, this device being characterized in that said means comprise: an annular member (10 ) movable in rotation and axially opposite said crown (7,7a, 7b) and adjacent to this, a cam (12), at least one cam follower (14) disposed in a cage (11) rotatably mounted between said member (10) and said cam (12), and an element (16) for controlling said cage.

2- Device according to claim 1, characterized in that said cam (12) is fixed in the housing and comprises at least one ramp formed by the bottom of a cavity (13) inclined in the circumferential direction, and in which is disposed said cam follower (14).

3- Device according to claim 2, terized in that said cage (11) is a circular plate integral in rotation with said annular member (10) and comprising at least one hole in which is housed said cam follower (14).

4- Device according to claim 3, characterized in that said cam follower (14) is a ball.

5- Device according to claim 3, terized in that said cam follower (14) is a roller, and the surface of the corresponding ramp of the cam is made so that the contacts cam / roller, and roller / annular member are established in a linear fashion.

6- Device according to claim 3, characterized in that said cage (11) is made integral in rotation with said annular member (10) by means of a pin (15) on which is articulated said control element (16).

7- Device according to claim 6, charac terized in that said control element is a rigid rod (16).

8- Device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that there is provided elastic means (16A) to keep, at rest, the cam and the cam or against cams out of the state of commitment.