<Desc/Clms Page number 1>
PERFECIONNEMENTS AUX ENGRENAGES EPICYCLOIDAUX,
La présente invention est relative au type d'engrenage épicycloidal dans lequel un grand rapport de vitesses est obtenu entre les éléments co-axiaux, moteur et conduit d'à peu près la même grandeur, par l'emploi d'une paire de roues d'engrenages agissant ensemble, l'une de ces roues étant annulaire et l'autre cylindrique, l'un des éléments de cette paire étant monté en pla- nète sur une manivelle de l'arbre à grande vitesse, la planète étant articulée soit à l'élément à faible vitesse, soit à un élé- ment fixe de manière à faire tourner la planète qui tourne à la même vitesse que/l'arbre à grande vitesse, lorsqu'elle tourne, à la même vitesse que l'élément auquel elle est articulée.
L'objet principal de l'invention est d'obtenir un méca- nisme du type mentionné ci-dessus, qui soit capable de transmettre de grandes puissances à grande vitesse, comme cela est nécessaire par exemple, pour les turbines à vapeur,
Un autre objet de l'invention est d'obtenir une forme telle de ce mécanisme qu'il soit réversible en ce qui concerne la
<Desc/Clms Page number 2>
direction de rotation de l'élément conduit par rapport à l'élément moteur sans avoir à débrayer aucun des éléments, comme il est né- cessaire pour les moteurs marins, par exemple.
Jusqu'à présent les très grandes forces centrifuges dé- veloppées par les planètes massives tournant à hautes vitesses et la vitesse excessive au cercle primitif des dents qui engrènent ont empêché d'employer avec succès dans ces applications ce type d'engrenage épicycloïdal .
Avec ces objets en vue :
L'invention consiste d'une manière générale en premier lieu en un engrenage épicycloiïdal du type indiqué dans lequel la force centrifuge de la planète en révolution est exercée au point de contact de roulement sur l'élément avec.lequel elle agit ensemble de manière à éviter l'emploi de dents et à obtenir un roulement substantiellement sans glissement.
Dans ce but, les planètes sont montées sur l'arbre à grande vitesse de manière à avoir une grande liberté de mouvement dans une direction radiale par rapport au bouton de manivelle, afin de permettre au rayon de manivelle ou à l'excentricité de se régler de soi-même avec l'usure des surfaces en contact.
De plus, l'articulation employée entre la planète et l'élément à petite vitesse ou fixe doit être telle qu'elle permette une variation analogue de ltexcentricité.
L'invention consiste en second lieu en formes nouvelles d'articulation dans le but qui vient d'être mentionné, caractéri- sées par le trait que le fonctionnement a lieu par un mouvement exclusivement de contact sans qu'il y ait glissement de surfaces.
L'invention consiste en troisième lieu en formes réver- sibles du mécanisme, dans lesquelles la planète peut rouler soit sur une périphérie extérieure en s'engageant avec un soleil annu- laire, soit sur une périphérie intérieure en s'engageant avec un élément intérieur cylindrique,
<Desc/Clms Page number 3>
Une forme avantageuse de construction dans ce but est celle dans laquelle les deux éléments s'engagent dans la planète à des excentricités légèrement différentes.
L'invention consiste finalement en formes perfectionnées de construction qui seront décrites ou indiquées ci-après.
Pour équilibrer le mécanisme, il est préférable d'avoir plus d'une seule planète, et dans les formes de l'invention décri- tes ci-après, deux planètes sont montées sur un arbre coudé à coude double à 180 , de l'arbre à grande vitesse, mais il est entendu qu'on peut employer un nombre quelconque,
En se reportant maintenant aux dessins ci-joints :
Fig.l montre une élévation sectionnelle et
Fig.2 est une vue d'extrémité avec des parties enlevées, d'une forme de l'invention dans laquelle les planètes sont les élé- ments cylindriques et les éléments annulaires sont fixés à l'enve- loppe de la machine, tandis que
Fig.3 est une élévation sectionnelle et
Fig.4 une élévation en partie en coupe, d'une forme de l'invention pour le renversement de marche, destinée à donner en plus des vitesses avant et arrière, une position neutre pour la- quelle l'élément moteur n'actionne pas l'élément conduit.
En réalisant l'invention dans la pratique suivant l'un des modes de construction (voir figs. 1 et 2), l'arbre à grande vitesse A est muni de deux boutons de manivelle 1 et 2 disposés l'un devant l'autre, sur lequel sont montées de manière à pouvoir tourner des planètes 3,4 s'engageant avec les éléments annulaires 5 montés dans l'enveloppe 6.
Les planètes 3 et 4 sont capables d'un certain mouvement radial par rapport aux axes des boutons de manivelle 1, 2, de sorte que pendant le mouvement elles sont projetées par la force centri- fuge et leurs rebords arrondis 7 sont comprimés contre les surfaces intérieures doublement coniques 8 des éléments annulaires 5. Dans
<Desc/Clms Page number 4>
ce but les manivelles sont munies de surfaces plates 9, 10 (voir fig. 2) parallèles au plan contenant l'arbre coudé et les axes des boutons de manivelle, Chaque bouton de manivelle agit avec un tourillon fendu 11, 11a, dont les moitiés ont des surfaces plates correspondantes, ces tourillons ayant une légère liberté de mou- vement radial par rapport aux boutons de manivelle.
Entre chaque tourillon et sa planète se trouve un second tourillon fendu, ayant des moitiés 12, 12a et pouvant tourner par rapport au tourillon 11, 11a et aux planètes 3, 4.
Des bagues d'huile 13 sont prévues sur les planètes 3, 4 de la manière montrée pour renfermer les éléments 5 dans le cas où il est nécessaire de faire dévier l'huile des surfaces de roulement,
L'arbre à petite vitesse B est muni d'un disque 14 fixé à un disque 15 entre les planètes, et à un disque 16 à prolongement tubulaire 17 par un anneau de boulons 18 qui passent à travers des trous à jeu 19 dans les planètes (voir fig.2) de rayon plus grand que l'excentricité maxima des manivelles plus le rayon des boulons.
Les disques 14,15 et 16 avec l'arbre B constituent un châssis rigide qui sera dénommé ci-après le châssis à petite vitesse, à l'intérieur duquel les planètes 3, 4 peuvent exécuter librement leur mouvement planétaire ou révolutionnaire sans rotation par rap- port au châssis et sans toucher les boulons 18.
Le châssis à petite vitesse est monté à chaqu'extrémité sur des tourillons convenables 20 et 21 dans l'enveloppe, le tou- rillon 20 supportant l'arbre à petite vitesse B et le tourillon 21 supportant le prolongement tubulaire 17 du disque 16.
L'arbre à grande vitesse A est monté à l'intérieur du châssis à petite vitesse à CHAQU'EXTRéMITé dans des tourillons con- venables 22 et 23, le tourillon 22 supportant l'arbre à grande vi- tesse dans le disque 16, et le tourillon 23 supportant l'extrémité de l'arbre à grande vitesse dans le disque 14.
Le châssis ¯ petite vitesse est articulé aux planètes
<Desc/Clms Page number 5>
3,4 de manière à les faire tourner à la même vitesse par des an- neaux de trous, dans des positions correspondantes dans les planè- tes et dans les trois disques du châssis à petite vitesse, au moyen de rouleaux. Les rouleaux 24 font l'articulation entre les trous 25 de la planète 3 et les trous 26 dans le disque 14 et les trous 27 dans le disque 15. Les rouleaux 28 font l'articulation entre les trous 29 de la planète 4 et les trous 27 dans le disque 15 et les trous 30 dans le disque 16. Le rayon de chacun des trous 26, 25, 27, 29 et 30 est la moitié de l'excentricité maxima d'une planète plus le rayon d'un rouleau.
En fonctionnant, les rouleaux 24, 28 tournent autour de la périphérie intérieure des trous dans les éléments qu'ils arti- culent ensemble avec un mouvement planétaire de la même vitesse que les planètes mais à une excentricité moitié moindre, et l'articula- tion est effectuée sans surfaces glissantes.
En transmettant le mo ment de rotation entre la planète et l'arbre à petite vitesse, la plupart des rouleaux sont hors action à chaque moment, la charge étant prise le plus effectivement par ceux qui se trouvent d'un côté ou de l'autre de l'anneau, sui- vant la direction de la rotation, les plus rapprochés de la posi- tion à angle droit par rapport à la ligne de la manivelle. Pour cette raison, le nombre de rouleaux dans l'anneau devrait être aussi grand que la construction le permet, quatre étant le minimum pour un travail régulier et à bon rendement.
Par exemple, dans la position du mécanisme montrée dans la fig. 2, un seul rouleau 24 actionne et il est dans sa position la plus favorable, le rouleau qui lui est opposé est conduit, et les deux en ligne avec la mani- velle sont à leurs points morts changeant de la position motrice à la position conduite et vice versa.
Pour des excentricités moindres que le maximum, telles que données par la différence entre le diamètre des trous et les rouleaux, l'élément conduit reste en arrière de l'élément moteur et sa rotation devient non-uniforme par rapport à celle motrice,
<Desc/Clms Page number 6>
d'une manière très semblable à celle de deux arbres reliés à angle par un joint Hooke. Cette non-umiformité est d'autant moins impor- tante que l'excentricité est plus rapprochée du maximum et que le nombre de rouleaux dans l'anneau est plus grand, Pour les objets de la présente invention, nécessitant seulement de petits changements d'excentricité, elle peut être rendue négligeable par une construc- tion appropriée.
Comme alternative à l'articulation de pur roulement qui vient d'être décrite, l'on peut dans certains cas articuler les planètes par une cons'truction plus simple dépendant du principe con- nu suivant lequel elles sont formées avec des trous qui engagent les chevilles de l'élément à petite vitesse ou fixe, par des rou- leaux tubulaires qui tournent sur les chevilles.
Ainsi par exemple, en se reportant aux figs. 1 et 2, les rouleaux 24, 28 peuvent être supprimés; également, les trous 25,29 dans les planètes 3, 4 et les trous 26, 27 et30 dans les disques 14, 15 et 16. Au lieu des parties ainsi omises, les boulons 18, là où ils traversent les planètes 3,4, peuvent être munis de rouleaux qui s'engagent dans les trous 19 dans les planètes, Ces trous 19 ont dans cette construction alternative, un rayon égal au rayon extérieur des rouleaux, plus l'excentricité maxima.
La forme de mécanisme montrée dans les figs. 1 et 2 peut être employée soit avec l'enveloppe soit avec l'arbre B, tenu fixe.
,En supposant que l'enveloppe est fixe et que A est l'arbre moteur, les planètes tournent à la vitesse de l'arbre A, lorsque l'arbre conduit B et les planètes fcrtt une rotation en même temps.
La rotation de l'arbre B est opposée à celle de l'arbre A et est dans le même rapport avec celle-ci que celui entre le rayon de ma- nivelle ou excentricité et le rayon de la planète.
Si l'arbre B est tenu fixe et qu'on permet à l'enveloppe de tourner, elle le fera dans la même direction que l'arbre A à une vitesse qui est dans le même rapport à celle-ci que le rapport
<Desc/Clms Page number 7>
e,ntre l'excentricité et le rayon de l'élément annulaire 5.
Si les planètes sont munies de rebords intérieurs au lieu d'extérieurs, s'engageant avec des éléments intérieurs cylindriques fixés à l'enveloppe, et si celle-ci est fixe, l'arbre B tourne dans la même direction que l'arbre A, à un rapport de vitesses égal au rapport entre l'excentricité et le rayon de la périphérie intérieu- re de la planète. Si l'arbre B est fixe, l'enveloppe tourne dans une direction opposée à celle de l'arbre A à un rapport de vitesses égal au rapport entre l'excentricité et le rayon de l'élément cy- lindrique intérieur.
En se reportant maintenant aux figs. 3 et 4, qui repré- sentent un engrenage de réduction de renversement basé sur le même principe et construit pour la propulsion marine, les planètes 3,4 sont montées sur l'arbre à grande vitesse A de la même manière que dans les figs, 1 et 2, la construction du châssis à petite vitesse fixé à l'arbre B, le montage de l'arbre à grande vitesse A dans des tourillons de ce châssis, et du châssis dans des tourillons dans l'enveloppe étant également identiques ou semblables.
Les trois disques 14,15 et 16 du châssis à petite vitesse sont faits plus grands et ont un anneau intérieur de bouONS 18 et un anneau extérieur de trous 26, 27 et 30. D'une manière semblable les planètes 3, 4 ont un anneau intérieur de trous à jeu 19, et un anneau extérieur de trous 25 et 29. Les planètes 3,4 sont modi- fiées de plus par la prévision d'une périphérie intérieure de forme doublement conique 31 et d'une surface arrondie à l'extérieur, 32.
Les périphéries intérieures 31 des planètes roulent sur la périphé- rie extérieure arrondie 33 d'anneaux 34 fixés à des éléments en forme de disque 35 qui sont montés, de façon à pouvoir tourner, dans des tourillons 36 dans l'enveloppe 6 et portent des tambours de freins doublement coniques 37.
Les voies de roulement annulaires sur lesquelles les sur- faces arrondies 32 des planètes peuvent aussi rouler, sont formées
<Desc/Clms Page number 8>
des quatre éléments annulaires 38, 39, 40, 41. Les deux éléments intérieurs 39, 40 sont isolément coniques, et chacun forme la moi- tié intérieure d'une des voies annulaires s'engageant avec les pla- nètes 3 et 4 respectivement. Les deux éléments extérieurs 38, 41 sont doublement coniques, les parties intérieures formant les au- tres moitiés des voies annulaires sur lesquelles les planètes rou- lent, et les moitiés extérieures formant freins pour les surfaces coniques intérieures des tambours de freins 37.
De chaque côté se trouvent deux anneaux de tambour 42, 43, à simple surface conique, formant également freins pour les surfaces extérieures coniques des tambours de freins 37.
Des bagues d'huile convenables 13 montées sur les planè- tes 3, 4 et sur les éléments 39,40 sont prévues s'il est nécessai- re de faire dévier l'huile des surfaces de roulement.
Les six éléments annulaires 43, 41,40, 39, 38 et 42, sont fixés ensemble par des tiges alternatives 44 et 45, dans deux séries d'éléments alternés 43, 40, 38 par les tiges 44. et 41, 39, 42 par les tiges 45, de sorte que les deux séries peuvent se mou- voir axialement l'une par rapport à l'autre. Un élément de chaque série 41, 38, est muni d'un filet extérieur, les filets étant droits ou gauches, et ces filets s'engagent avec des filets correspondants dans un collier vissé 46, qui porte des dents extérieures 47 en- grenant avec un pignon 48 (fig.4) monté d'un côté de l'enveloppe, et actionné par tous moyens convenablement choisis.
Le mouvement continu du pignon 48 contrôle l'engrenage, en lui faisant changer, s'il est déplacé dans une direction, de la position avant à la po- sition neutre, et de la position neutre à celle arrière, et vice-- versa s'il est déplacé dans l'autre direction.
Pour expliquer cette méthode de renversement de marche, l'on supposera d'abord que le contrôle se meut de la position neu- tre pour donner la vitesse avant.
Dans la position neutre, la planète roule de sa périphé-
<Desc/Clms Page number 9>
rie intérieure 31, sur la périphérie extérieure 33 de l'élément 34 qui peut tourner librement. En déplaçant le contrôle à la position avant, la série d'éléments annulaires 42, 39, 41 se meut axialement à gauche, et la série 38,40, 43 se meut à droite. Les paires 42 et 38, et 41 et 43, s'engagent dans les blocs de freins 37 et tien- nent les éléments 35 au repos, en donnant la vitesse avant.
En dé- plaçant le contrôle dans la direction opposée, les freins sont li- bérés, en donnant d'abord la position neutre, et les éléments 38 et 39, et les éléments 40 et 41 s'approchent alors l'un de l'autre respectivement jusqu'à ce qu'ils s'engagent dans les planètes 3 et 4 respectivement, et les font frotter d'abord et rouler ensuite sur leur périphérie extérieure 32, en donnant la vitesse arrière.
Cette opération réduit quelque peu l'excentricité des planètes et fait que les périphéries intérieures 31 des planètes se dégagent des périphéries extérieures 33 des éléments 35, qui viennent alors au repos.
Si les diamètres des périphéries intérieure 31 et exté- rieure 32, des planètes étaient égales, les vitesses avant et ar- rière seraient égales et opposées et seraient par rapport à la vi- tesse de l'arbre A dans le même rapport que deux fois l'excentrici- té par rapport à ce diamètre. Dans la pratique la vitesse arrière est un peu moindre que la vitesse avant, aussi bien en raison de l'épaisseur du rebord des planètes que de la légère différence d'excentricité aux deux vitesses.
Il est bien entendu que, afin de satisfaire aux condi- tions très variables quant à la vitesse, rapport de vitesses et autres conditions de travail sous lesquelles l'invention peut être appliquée, la forme et la construction des éléments composants des mécanismes décrits peuvent être variés fortement sans changer leur relation cinématique et que la portée de la présente invention est suffisamment grande pour comprendre toutes variations de ce genre,