Transmission de puissance équilibrée et pouvant être dirigée du type en "Z"

(19)

(11)

EP 0 389 979 B1

(12)	FASCICULE DE BREVET EUROPEEN

(45)	Mention de la délivrance du brevet:
	06.07.1994 Bulletin 1994/27

(21)	Numéro de dépôt: 90105526.9

(22)	Date de dépôt: 23.03.1990

(51)	Int. Cl.⁵: B63H 5/13, B63H 23/04, B63H 21/28

(54)	Transmission de puissance équilibrée et pouvant être dirigée du type en "Z" Ausgewuchtete und steuerbare Kraftübertragung vom Z-Typ Z-type stearable balanced power transmission

(84)	Etats contractants désignés:
	DE ES SE

(30)

Priorité:

29.03.1989 IT 1992989

(43)	Date de publication de la demande:
	03.10.1990 Bulletin 1990/40

(73)	Titulaire: Crispo, Cesare
	I-20090 Cusago (MI) (IT)

(72)	Inventeur:
	Crispo, Cesare I-20090 Cusago (MI) (IT)

(56)

Documents cités: :

DE-B- 1 185 942
GB-A- 993 905
US-A- 4 619 158

DE-C- 332 841
US-A- 2 372 247

Il est rappelé que: Dans un délai de neuf mois à compter de la date de publication de la mention de la délivrance de brevet européen, toute personne peut faire opposition au brevet européen délivré, auprès de l'Office européen des brevets. L'opposition doit être formée par écrit et motivée. Elle n'est réputée formée qu'après paiement de la taxe d'opposition. (Art. 99(1) Convention sur le brevet européen).

Description

[0001] La présente invention concerne une trasmission de puissance du type en "Z" utilisée en particulier, mais non exclusivement, dans le domain de la propulsion navale.

[0002] Le type de trasmission en "Z" le plus utilisé est celui qui sort du miroir de poupe et, dans le jargon nautique, elle est appelée "trasmission interieure - hors -bord " ou encore "pied arrière".

[0003] Elle est du type comprenant :

un premier corps duquel sortit l'arbre porte-hélice,
un second corps dans lequel entre l'arbre moteur,
un couple d'arbres coaxiaux et contra-rotatifs inteerposés entre les premier et second corps
un mécanisme contenu dans le dit second corps apte à commander la rotation du dit premier corps autor d'un axe vertical confondu avec celui du couple desdits arbres coaxiaux et contra-rotatifs,

Comme il est connu, pour la manouvre en d'eaux limitées , on ressent la nécessité de pouvoir orienter l'hélice dans une direction azimutale quelconque, de façon à permettre l'exploitation maximale des capacités de manoeuvre de l'embarcation. On ressent, en outre, la nécessité de pouvoir soulever complètement le pied arrière dans un plan vertical pour des inspections et/ou de régler ce soulèvement en fonction de l'orietation désirée de la poussée, qui se traduit, pour les coques planantes, par une variation de l'assiette.

[0004] L'objectif de pouvoir diriger la poussée propulsive dans une direction quelconque du plan horizontal, indépendamment du soulèvement, puor ce que l'on sait à la lecture de brevets publiés, a été atteint jusqu'à maintenant par des mécanismes compliqués en partant d'un système d'équilibrage du moment de torsion ou bien par une transmission normale en "Z" et par des mécanismes de guidage servo-assistés, lents et rigoureusement irréversibles.

[0005] Des systèmes à équilibrage du moment de torsion sont décrits dans les brevets suivants : US 2 755 765, US 3 094 967, GB 975 436, DE 1 165 442, US 3 486 478, US 3 750 616, US 3 851 614 et US 4 619 158.

[0006] Des systèmes avec mécanisme de conduite servo-assisté sont décrits dans les brevets suivants : US 2 499 339, US 2 532 470, US 3 217 688, US 3 452 703, US 3 554 155, US 3 707 939, US 3 769 930, US 3 795 219, US 4 074 652, US 4 516 940 et US 4 634 389.

[0007] Le soulèvement total du pied a été traité dans le brevet US 4 516 940 et le caractère démontable dans le brevet US 4 634 389. Cepedant, dans ces cas, le pied est séparé et la trasmission de puissance interrompue.

[0008] La transmission en objet se servit du système d'équilibrage du moment de torsion évouqué ci-dessus lesquels ont un dispositif conformé de façon à permettre des variations d'orientation azimutale de 360° de l'axe de l'élice au des hélices.

[0009] La présente invention consiste à doter la trasmission en "Z" de dispositifs aptes au but dont ci-dessus,appartenant à deux groupes. Une est cette des roues-libres, l'autre est cette des différentiels dont un exemple est considérée dans le brevet US 3 094 967 deja cité où cependant, pour q'il puisse exécuter sa fonction, il est nécessaire d'iterposer un inverseur depuis le différentiel indiqué par 22-25 sur la figure 1 de ce brevet.

[0010] Selon la présente invention, la disposition particuliére des organes dans l'ensemble permet d'éliminer cet inverseur et de réaliser le soulèvement du pied dans un plan vertical,qui constitue un autre but de l'invention, en plus, naturellement, de l'orientation de l'axe de l'hélice dans un plan horizontal.

[0011] L'invention est illustrée, à titre d'exemple non limitatif , par les figures ci-annexées, où:

la figure 1 illustre schématiquement une transmission conventionelle de puissance du type en "Z" avec système à équilibrage du moment de torsion an moyen de deux arbres coaxiaux contra-rotatifs appliquée à un propulseur nautique à l'exclusion du système de guidage,
la figure 2 illustre schématiquement une transmission de puissance du type en "Z", avec un système de guidage, appliquée à un propulseur nautique selon une forme d'exécution de l'invention,
les figures 3 à 6 illustrent chacune schématiquement une autre forme d'exécution selon l'invention de la transmission de puissance du type en "Z", avec système de guidage,
la figure 7 représente une réalisation pratique de la transmission de puissance conforme au schéma de la figure 5 selon la section G-G de la figure 8,
la figure 8 représente une section selon H-H de la figure 7,
la figure 9 représente , en section ,une réalisastion pratique d'une transmission de puissance conforme au schéma de la figure 4,
la figure 10 illustre de manière indicative l'application d'une transmission de puissance selon les figures 2-6 au domaine de l'exploitation de l'énergie éolienne,
la figure 11 illustre de manière indicative l'application d'une transmission de puissance selon les figures 2-6 au domaine aéronautique.

[0012] Les transmission en "Z" de ce type partissent du schéma de la fig. 1 où les arbres contra-rotatifs 8 et 9 annulent la reaction au moment de torsion de propulsion entre le premier 1 et le second corps 2 et où les engrenages coniques 4 et 5 sont identiques tuot comme les engrenages 6 et 7.

[0013] En considérant arrêté ce type de transmission, on remarque qu'il n'est pas possible de faire tourner le pied 1 autour de l'axe commun, par rapport à la partie supérieure 2 parce que, vu qu'une rotation relative des arbres contra-rotatifs 8 intérieur et 9 extérieur doit se réaliser, la disposition des arbres et des engrenages unis entre eux l'empêche.

[0014] La présente invention, toujours en partant du schéma de la figure 1 (arbres contra.rotatifs, donc annulation de la réaction), on considère deux façons fondamentales de faire tourner le pied 1, non seulement, selon l'axe vertical mais aussi et simultanément, si désiré, selon un axe horizontal supérieur de rotation autour duquel on veut réaliser le soulèvement dans un plan vertical de l'ensemble composé par le pied 1 et par la partie ou boîte supérieure 2. Chacune de ces deux façons est représentée schématiquement dans les figures 2 et 3 ainsi que quelques variantes de la façon de la figure 3 dans les figures 4-6.

[0015] Comme il est possible de remarquer, tuos ces schémas ont en commun, comme principe fondamental et exsclusif qui sera mieux compris par la suite, le fait que le couple ou moment de torsion de guidage entre dans la boîte supérieur 2 au moyen d'un arbre coaxial et opposé à celui qui transmet l'énergie de propulsion , de sorte que , en permettant à la boîte 2 de tourner autour dudit axe horizontal, les deux transmission en entrée sont mainteneus avec continuité à l'interieur de la boîte supérieure même. Par conséquent, tous les mécanismes intérieurs sont aptes à respecter ces conditions.

[0016] La figure 2 concerne le cas où, le long de chacun des deux arbres contra-rotatif 8 et 9, des joints à roue libre 12 et 13 sont interposés.

[0017] En procédant ainsi, avec la trasmission de puissance en marche, le pied 1 conserve sa position de manière stable, à moins qu'un moment ou couple tendant à le faire tourner n'intervienne. La valeur de ce moment doit être égale ou supérieure à celle transmise, à ce moment-là, par un des arbres : ce moment est transmis au pied 1 à travers le train d'engrenages 14,15,16 et 17 et les arbres correspondants parmi lesquels, il faut l'observer, l'arbre 18 d'entrée représentatif de ce moment et qui est aussi celui de guidage. L'engrenage 17 est solidaire du pied 1.

[0018] Dans cette solution, l'interposition d'un embrayage sur l'arbre moteur 10 est convenable.

[0019] Le choix de ce type de trasmission est prévu, en principe, pour des navires de grandeur moyenne comme les ferry-boats et les remorqueurs et pour les imbarcation à voile avec moteur auxiliaire.

[0020] Les figures 3 et 4 (la partie inférieure de la figure 4 est comme sur la figure 3) concernent le cas où, entre l'arbre moteur 10 et les deux arbres contra-rotatifs 8,9 du pied, il y a interposition d'un différerentiel 21, suivi de deux trains d'engrenages 22 avec 23 et 24 avec 25 à rapport égal, les engrenages 23 et 25 étant respectivement associés aux arbres 8 et 9.

[0021] De cette façon le couple moteur est distribué dans la même mesure, par la présence du différentiel 21, sur les deux arbres contra-rotatif 8,9 .en mouvement, même si un de ceux-ci réalise une rotation supérieure à celle de l'autre. Les condition pour la rotation libre du pied avec la transmission de puissance en marche sont ainsi réalisées.

[0022] Sur la figure 3, le movement est transmis aux satellites du différentiel au moyen d'un croisillon 26 solidaire de l'arbre 10 tandis que sur la figure 4 le mouvement est transmis au moyen d'une cloche 27 et dans les deux cas les planétaires 28 sont solidaires chacun d'un engrenage conique qui transmet le movement, chacun au moyen de son correspondant, aux arbres coaxiaux verticaux 8 et 9.

[0023] Le mécanisme de la figure 3 est plus compact, tandis que celui de la figure 4 est plus simple dans sa construction.

[0024] En plus des mécanismes schématisés sur les figures 3 et 4, le différentiel peut être monté à proximité de l'hélice selon les schémas des figures 5, et 6, dont les parties supérieures sont comme sur la figure 2 mais sans les joints à roue libre 12 et 13.

[0025] Sur la figure 5, le mouvement des deux arbres coaxiaux 8, 9 est transmis par chacun, dédoublé, sur deux hélices 30 contra-rotatives opposées et l'un des deux (l'arbre central 8 dans le cas de la figure 5) le transmet à travers un différentiel 29.

[0026] La même fonction peut avoir un différentiel raccordé à l'arbre extérieur et les dispositions des engrenages dans la boîte du pied 1 peuvent être différentes.

[0027] Dans le cas de le figure 5, le moment de torsion transmis par le différentiel 29 disposé à proximité de l'hélice est la moitié de celui transmis par le le différentiel 21 prévu dans la partie ou boîte supérieure 2 des schémas des figures 3 et 4.

[0028] Sur la figure 6 le différentiel 35 est placé entre les deux arbres horizontaux coaxiaux 36, tournant dans le même sens, et l'hélice 30. Les goujons ou tourillons 37 sur lesquels tournent les satellites sont solidaires du moyeu 30' de l'hélice.

[0029] Pour tous ces cas des figures 3, 4, 5 et 6, l'interposition d'un embrayage après le moteur est nécessaire.

[0030] Pour les types de trasmission schématisés sur les figures 3 à 6, on prévoit la généralisation de l'usage.

[0031] En plus des application à caractère marin, l'invention dans toutes ces formes de réalisation est susceptible d'application aussi à d'autres secteurs, tels que le secteur éolien et aéronautique.

[0032] Dans le secteur de l'exploitation de l'énergie éolienne, si l'on doit raccorder une hélice mue par le vent à un générateur électrique ou à une autre machine d'utilisation fixe (figure 10) et si l'on doit orienter l'axe de l'hélice 39 dans la direction du vent, en appliquant un des mécanisme schématisés ci-dessus à la trasmission de puissance, on a la possibilité de comander l'orientation de l'hélice seulement avec la force de la pale 40 orientée par le vent même ou par une commande automatique de petite puissance.

[0033] En aéronatique, dans les aéronefs convertibles (figure 11),on a beison de modifier, avec moteur fixe et avec trasmission de puissance en marche, l'orientation de l'axe de l'helice (ou des hélices) de la position verticale de décollage à celle de vol horizontal.

[0034] En appliquant une des trasmissions citées ci-dessus, on obtient le résultat demandé avec une commande de petite puissance.

[0035] L'ivention est décrite ci-dessous à l'aide de deux exemples de réalisation qui concernent respectivement les cas des figures 3 et 4.

[0036] La réalisation d'une trasmission selon le schéma de la figure 3 est illustrée par les figures 7 et 8.

[0037] L'arbre moteur 41, après un embrayage à friction et un joint élastique 42, sort du miroir de poupe 43 et entre dans la boîte 44 où, au moyen d'un couple conique 45, 46, il entraîne l'arbre 47 (qui en pratique correspond à l'arbre moteur 10 schématisé sur les figures2,3) qui porte, en disposition orthogonale, les quatre goujons ou tourillons 48 sur lesquels sont montés quatre satellites coniques 49 en prise tous ensemble avec deux engrenages planétaires coniques 50: cet accouplement constitue le différentiel (indiqué en 21 sur la figure 3).

[0038] Les engrenages coniques 50 sont solidaires chacun des engrenages 51 et 52 qui trasmettent le mouvement. avec un rapport identique, aux arbres verticaux contra-rotatifs 53 et 54 au moyen de leurs couples ou pignons coniques 55 et 56.

[0039] Un mécanisme courant de renvoi aux hélices contra-rotatives 57 et 58, dont le fonctionnement est de compréhension immédiate, complète la trasmission de puissance.

[0040] L'organe de commande est constitué par la transmission comprenant l'arbre 59' (correspondant à l'arbre de conduite schématisé en 18 sur la figure 2) et les engrenages 59, 60, 61 et 62, l'engrenage final 62 étant solidaire, par l'intermédiaire de l'arbre creux 63, du pied 64 contenant les arbres porte-hélices.

[0041] Un vérin hydraulique 65, en faisant tourner la partie 66, et par conséquent aussi le pied 64 autor des douilles 67 et 68 coaxiales à l'arbre 47 et à l'arbre 59', detérmine l'angle de soulevement des axes des hélices dans le plan vertical.

[0042] Un dispositif simple 69 empêche le soulèvement du pied 64 quand la poussèe de propulsion est dirigée vers la poupe tandis qu'il ne l'entrave pas quand, comme dans le cas d'un choc contre un obstacle, le pied est poussé à se soulever.

[0043] Au moyen de la traction d'un câble en acier 70, qui coopère avec une roue à gorge 71, il est possible de réaliser le soulèvement total de l'emsemble 64, 66, par exemple pour l'inspection et/ou le nettoyage de l'hélice.

[0044] La realisation d'une trasmission selon le schéma de la figure 4 est illustrée sur la figure 9, où la partie inférieure est identique à celle des figures 7 et 8.

[0045] L'energie motrice arrive à la cloche 72 au moyen d'un engrenage conique 73 solidaire de celle-ci. La cloche 72 porte des goujons ou tourillons 74 sur lesquels tournent les satellites 75 qui sont simultanément en prise avec le planétaire 76 solidaire de l'arbre 77 et avec le planétaire 78 ,formant un seul bloc avec l'engrenage conique 79.

[0046] L'arbre 77 transmet le mouvement du planétaire 76 à l'engrenage conique 80. Ainsi la puissance motrice arrive dédoublée, à travers le différentiel, aux arbres verticaux contra-rotatifs 81 intérieur et 82 extérieur.

[0047] Le restant du mécanisme est identique à celui illustré sur les figures précédentes 7 et 8.

[0048] Il ,est clair que , dans ce cas aussi, il y a coaxialité entre les arbres moteur 77 et de guidage 59' et donc la possibilité aussi de rotation de l'ensemble entier autour de leur axe commun pour le soulèvement de l'ensemble.

Revendications

1. Transmission de puissance du type en "Z" comprenant:

- un premier corps (1) duquel sortit l'arbre porte-hélice (11);

- un second corps (2) dans lequel entre l'arbre moteur(10);

- un couple d'arbres coaxiaux et contra-rotatifs (8,9) interposés entre lesdits premier (1) et second corps (2);

- un système (14-18) contenu dans ledit second corps (2) apte à commander la rotation dudit premier corps (1) autour d'un axe vertical confondu avec celui du couple desdits arbres coaxiaux et contra-rotatifs(8,9);

caractérisée par le fait que le moyen qui permet la rotation relative entre ledit premier corps (1) et ledit second corps (2) est constitué par la presence de joints à roue libre (12,13).

2. Transmission de puissance du type en "Z" comprenant:

- un premier corps (1) duquel sortit l'arbre porte-hélice (11);

- un second corps (2) dans lequel entre l'arbre moteur(10);

- un couple d'arbres coaxiaux et contra-rotatifs (8,9) interposés entre lesdits premier (1) et second corps (2);

caractérisée par le fait que le moyen qui permet la rotation relative entre ledit premier corps (1) et ledit second corps (2) est composé d'un système différentiel à engrenages (21) comprenant un crosillon porte satellites (26) raccordé au susdit premier arbre (10), les planetaires (28) du différentiel étant librement rotatifs autour dudit premier arbre et transmettant chacun son mouvement, à travers un train d'engrenages (22-25), à un des deux arbres contra-rotatifs verticaux (8,9).

3. Transmission de puissance du type en "Z" comprenant:

- un premier corps (1) duquel sortit l'arbre porte-hélice (11);

- un second corps (2) dans lequel entre l'arbre moteur(10);

- un couple d'arbres coaxiaux et contra-rotatifs (8,9) interposés entre lesdits premier (1) et second corps (2);

caractérisée par le fait que le moyen qui permet la rotation relative entre ledit premier corps (1) et ledit second corps (2) est composé d'un système différentiel à engrenages (21) comprenant une cloche (27)portant les satellites et raccordée au susdit premier arbre (10), un arbre central (27') pivoté à ladit cloche (27) potant un premier planétaire (28) relié, par l'intermédiaire dudit arbre central (27') et d'un engrenage (22), à un engrenage (23) entraînant dans un sens l'arbre intérieur (8) et un second planétaire (28) du susdit différentiel étant relié, par l'intermédiaire d'un engrenage (24) solidaire de lui même, à un engrenage (25) entraînant dans un autre sens l'arbre exterieur (9).

4. Transmission de puissance du type en "Z" comprenant:

- un premier corps (1) duquel sortit l'arbre porte-hélice (11);

- un second corps (2) dans lequel entre l'arbre moteur(10);

- un couple d'arbres coaxiaux et contra-rotatifs (8,9) interposés entre lesdits premier (1) et second corps (2);

caractérisée par le fait q'un desdits arbres contra-rotatifs (8,9) tansmet son mouvement simultanément à deux hélices (30) opposées et contra-rotatifs,tandis que l'autre arbre le transmet aux même hélices (30) à travers un différentiel (29).

5. Transmission de puissance du type en "Z" comprenant:

- un premier corps (1) duquel sortit l'arbre porte-hélice (11);

- un second corps (2) dans lequel entre l'arbre moteur(10);

- un couple d'arbres coaxiaux et contra-rotatifs (8,9) interposés entre lesdits premier (1) et second corps (2);

caractérisée par le fait que les arbres contra-rotatifs (8,9) transmettent leur mouvement chacun à deux arbres (36) coaxiaux à l'axe de l'hélice (30), chacun desdits arbres (36), du côté d'un moyeu (30'), étant solidaire d'un planétaire d'un différentiel (35) dont les pivots (37) des satellites sont solidaires dudit moyeu (30').

6. Transmission selon l'une quelconque des revendications 1-5,caracterisée par le fait que les arbres coaxiaux (8,9) sont dotés d'engranages coniques à leur extremités.

7. Transmission selon l'une quelconque des revendications 1-5,caracterisée par le fait que le dispositif pour la realisation de la couple ou moment de torsion de guidage qui entre dans ledit second corps (2) est composé d'un arbre (18) coaxial audit arbre moteur (10), suivi d'un système de transmission conformé de façon à realiser la rotation dudit premier corps (1) par rapport audit second corps (2).

Claims

1. A "Z" type power transmission comprising:

- a first housing (1) from which the propeller shaft (11) exits;