<Desc/Clms Page number 1>
Mécanisme de transmission avitesse variable,
Monsieur Arthur Charles LUTZ.
Cette invention concerne les mécanismes de trans- mission à vitesse variable.
Elle a pour objet un mécanisme de transmission à vitesse variable dans lequel on retarde des trains d'en- @ grenages épicyoliques pour déterminer la vitesse d'un arbre récepteur,
Elle a en outre pour objet un mécanisme de trans- mission permettant de faire tourner à des vitesses variables un
<Desc/Clms Page number 2>
un arbre récepteur à l'aide d'un arbre moteur par l'application de poids en combinaison avec certains engrenages de trains d'engrenages epicycliques, les poids étant agencés pour rester stationnaires par rapport à l'arbre sur lequel ils sont montes de façon à empêcher la rotation des engrenages et absorber le jeu existant dans ces engrenages.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le mécanisme comprend une série de trains d'engrenages épicycliques et des bras qui supportent une partie de ces trains et qui coopèrent avec les poids soumis à l'action de la force centrifuge pour transmettre l'énergie d'un arbre moteur à un arbre récepteur, ces poids restant sensiblement stationnaires par rapport à l'arbre sur lequel ils sont montes,
On décrira ci-après l'invention d'une façon détaillée en se référant auz dessins annexée etant bien entendu toutefois, qu'elle est susceptible de recevoir un grand nombre de modifications sans s'écarter de son esprit.
Dans les dessina :-
Fig. 1 est une vue en bout avec coupe verticale partielle d'un mécanisme de transmission à vitesse variable établi conformément aux principes de l'invention,
Fig. 2 est une coupe verticale longitudinale suivant II-II (Fig.l).
Fig. 3 est une vue en bout avec coupe verticale partielle d'un autre mode de réalisation de l'invention,
Fig.4 est une coupe verticale longitudinale suivant IV-IV (Fig. 3).
Fig. 5 est une ,vue en bout avec coupe verticale partielle d'une autre construction de mécanisme de transmission à vitesse variable.
Fig. 6 est -une coupe verticale longitudinale suivant VI-VI (Fig.5). En
<Desc/Clms Page number 3>
En Figs.1 et 2. 10 désigne un arbre mo teur sur lequel est rigidement monté un bras ou disque 11 dont le centre ou milieu est disposé à l'alignement axial de l'arbre 10. Le bras 11 s'étend radialement dans des sens opposés à partir de l'arbre et deux arbres de renvoi 12 traversent respectivement Tes extrémités de ce brase auxquelles ils sont fixés, de façon qu'ils ne puissent tourner. La partie centrale du bras ou disque 11 est munie d'un palier 13 re- cevant l'extrémité rétrécie d'un arbre récepteur 15.
Une, roue tentée dro,ite 16 est fixée en 17 à cha- cune des extrémités du bras 11 et présente une ouverture centrale à travers laquelle passe l'arbre 12. On voit ainsi que les roues 16 tournent autour de l'arbre 15 lorsque l'arbre 10 est actionné.
Une roue dentée planétaire 20 est fixée en 21 à l'arbre 15 et engrené, avec des roues dentées 22 montées de façon à pouvoir tourner sur les arDres 12, respectivement.
On remarquera que ces roues 22 ont un diamètre plus grand que les roues fixes 16. Une roue dentée 33 est montée folle sur chacun des arbres 12, d'un côté de la roue correspon- dante 22.
Un poids 25 est fixé en 26 à chacune des roues 23.
Les deux poids 25 s'étendent vers l'intérieur et sont re- courbés autour de l'arbre, de sorte que, lorsque le mécanisme tourne, il est soumis à l'influence de la force'centrifuge qui tend à. faire mouvoir les poids vers l'extérieur et à les éloigner de l'arbre 15 lorsque la vitesse du mécanisme s'é- lève au-dessus d'une valeur prédéterminée.
Un petit arbre à extrémités saillantes 30 est monte pour tourner dans un palier 31 constitué dans chacune des roues
<Desc/Clms Page number 4>
roues 22 près de la périphérie de la roue, chacun de ces arbres 30 étant ainsi supporté par la roue correspondante 22.
Un pignon 32 est claveté sur umne extremité de l'arbre 30 et. e,st en prise avec un pignon fixe 16. Un pignon 33 eat claveté sur l'extrémité opposée de l'arbre 30 et est en prise avec un pignon 23. Les pignons 32 et 33 ont le même diamètre et le même nombre de dents.
Le mécanisme qui vient d'être décrit fonctionne cornue suit :-
On communique de l'energie à l'arbre 10 pour faire tourner le bras 11, ce qui fait tourner les roues dentées 22 autour de la roue dentée 20, étant donne qu'aucune ré- sistance ne s'oppose à la rotation de chacune des roues 22 sur l'arbre 12 correspondant. A mesure que la vitesse de l'arbre 10 augmente, celle du bras 11 augmente aussi, et la force centrifuge à laquelle sont soumis les poids 25, a pour effet de les déplacer vers l'extérieur, ce qui tend à faire tourner les roues dentées 23.
Toutefoia, comme ces roues 23 ne peuvent pas tourner sur leurs arbres 12 parce qu'elles sont accouplées par les pignons 32 et 33 avec la roue fixe 16, les poids 25 absorbent le jeu qui existe dans le train d'engrenages et empêchent chacune des roues 22 de tourner autour de son axe propre, de sorte que le mouvement de rotation qu'effectuent ces roues autour de l'arbre 15 a pour effet de faire tourner la roue dentée 20 et, par suite, l'arbre 15.
A mesure que la vitesse de l'arbre 10 augmente, la force centrifuge agissant sur les poids 25 augmente egalement, et il en est de même de la résistance offerte à la rotation
<Desc/Clms Page number 5>
rotation des roues 22 sur leura arbres 12, ce qui diminue le rapport de vitesse entre les arbres 10 et 15. Lorsque la rotation des roues 22 sur leurs arbres 12 a été complè- tement arrêtée, l'ensemble tourne en bloc, le rapport de vitesse entre les arbres 10 et 15 étant alors égal à 1.
Dans la construction modifiée de Fige. 3 et 4, les caractéristiques essentielles sont les mêmes. Toutefois, cette construction comporte un engrenage supplémentaire permettant de diminuer la masse des poids.
40 désigne un arbre moteur destiné à être relié à une source de force - motrice et auquel une roue dentée 41 est fixée de toute manière appropriée. Des pignona satel- lites 42 engrenant avec cette roue 41 sont calés sur des contre-arbres 43 agencés pour recevoir un mouvement de rotation autour d'un arbre récepteur 44. Les contre-arbres 43 sont supportés par les extrémités d'un. bras 45 à l'aide de paliers 46.
L'arbre 44 traverse un palier prévu au miliu du bras 45 et son extrëmité est reçue par un palier 47 consti- tué au centre de la roue 40.
Une roue dentée 48 est fixée en 40 à chacune des ex- trémités du bras 45 et présente une ouverure centrale tra- versee par l'arbre 43 corrpondant.,
Une roue dentée planétaire 50 est calée en 51 sur @ l'arbre 44 et engrène avec des pignons satelltes 52 montés respectivement sur les Arbres 43 sur lesquels 'ils sont calés comme représenté en 53.
Une roue dentée 55 est montée folle sur une des ex- trémités de chacun des arbres 43 et un poids 56 est fixé en
57
<Desc/Clms Page number 6>
57 à chacune de ces roues. Ses poids sont courbeset s'étendent autour de l'arbre 44 suivant des arcs de cercle,
Un pignon 60 est calé en 61 sur un petit arbre à extrémités'en porte-à-faux 62 supporté par un palier prévu dans chacune des roues dentées 52 près de la périphérie de ces dernières. Chaque pignon 60 engrène avec la rone 55 correspondante,
Un pignon 63 calé en 64 sur l'arbre 62 engrène avec la roue dentée correspondante 48.
Le mécanisme représenté en Fige. 3 et 4 fonctionne comme suit:
Lorsque l'arbre 40 est actionné, il entraîne la roue 41., les roues 42 et les arbres 43, ce qui a pour effet de faire tourner les roues 52 autour de la roue planétaire 50, le bras 45 et le reste des engrenages étant entraînes dans ce mouvement. La rotation des roues 52 provoque celle des pignons 63 et 60 autour des roues 55 et 48, respectivement,
Les poids 56 se comportent à la façon d'organes retardant la rotation des roues dentées 52 et,plus ces rouies 52 sont retardées,, plus la vitesse de la roue planétaire 50 et par conséquent de l'arbre 44 augmente, jusqu'au moment où les roues 52 ne peuvent plus tourner, l'arbre 44 tournant alors à la aime vitesse que l'arbre 40.
On se référera maintenant plus particulièrement à Figs. 5 et 6, qui représentent un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel 70 est l'arbre moteur et 71 l'arbre récepteur transmettant de la manière usuelle la force motrice qui lui est communiquée. Dans cette construction, deux bras 72et 73 sont montés de façon à pouvoir tourner
<Desc/Clms Page number 7>
tourner sur l'arbre 70 et supportent des contre-arbres 74 et 75,
Des poids 76 sont fixés à des roues dentées 77 montées pour tourner sur les arbres 75 et engrenant avec une roue planétaire 78 calée en 79 sur l'arbre moteur 70.
Les arbres 75 sont calés sur les bras 73, ce qui empêche l'arbre de tourner.
Une roue planétaire 81, qui fait corps avec le bras 73 ou lui est fixée rigidement, engrené avec deux satelli- tes 82 calés en 83 sur les contre-arbres 74.
Une roue dentée 84 est montée sur chacun des ar- bres 74 et engrène avec une roue planétaire 85 calée en 86 sur l'arbre moteur 70. Les roues 82 et 84 doivent posséder le même diamètre et le sterne nombre de dents; de même, les roues 81 et 85, avec lesquelles engrènent les roues 82 et 84, doivent posséder le même diamètre et le mime nombre de dents.
Une roue dentée 87, fixée à lt'arbre 71 de toute manière appropriée, est munie d'un palier 88 recevant l'extrémité rétrécie 89 de l'arbre 70. La roue 87 engrène avec des roues dentées 90 calées en 91 sur les contre- arbres respectifs 74.
Lorsque l'arbre moteur 70 est entraîne, la roue dentée 85 tournant avec cet arbre fait tourner les roues @ dentées 84 et par suite les roues dentée 90 et la reste du mécanisme autour de la roue 87.
Tant que les roues tournent librement sans qu'au- cune résistance s'oppose à leur mouvement, la roue 87 n'est soumise aucune force et reste immobile.
A
<Desc/Clms Page number 8>
A mesure que la vitesse de l'arbre 70 augmente, les poids 76 actionnes par la force centrifuge tendent à se mouvoir vers l'exterieur et à faire tourner les roues 77 autour de la roue 78. Toutefois, comme la roue 78 est calée sur l'arbre 70, ceci a pour effet de faire mouvoir le bras 73 et la roue 81. Ce mouvement de la roue 81 fait qu'elle résiste à la rotation des roues 82 avec lesquelles elle engrène et, par suite, à la rotation du bras 72 et du train d'engrenages, y compris des roues dentées 90. Cette resistance a pour effet de transmettre de la force motrice par l'intermédiaire des roues dentées 90 à la roue dentée 87, l'arbre récepteur commençant alors à tourner.
Dans ce mode de réalisation de l'invention, on remarquera que les rapports de transmission entre les roues 85 et 84 et les roues 87 et 90 doivent *être différents; s'il en était autrement, les rapports de transmission entre les arbres 70 et 71 seraient toujours de 1 à 1. De plus, il faut que la roue 85 soit plus grande que la roue 87 pour que l'ensemble des engrenages tourne dans le mime sens que l'arbre moteur.
<Desc / Clms Page number 1>
Variable speed transmission mechanism,
Mr Arthur Charles LUTZ.
This invention relates to variable speed transmission mechanisms.
Its object is a variable speed transmission mechanism in which trains of epicyolic gears are delayed to determine the speed of a receiving shaft,
It also relates to a transmission mechanism allowing to rotate at variable speeds a
<Desc / Clms Page number 2>
a drive shaft by means of a drive shaft by the application of weights in combination with certain gears of epicyclic gear trains, the weights being arranged to remain stationary with respect to the shaft on which they are mounted so to prevent rotation of the gears and to absorb the play existing in these gears.
According to another characteristic of the invention, the mechanism comprises a series of epicyclic gear trains and arms which support part of these trains and which cooperate with the weights subjected to the action of centrifugal force to transmit energy. from a drive shaft to a receiving shaft, these weights remaining substantially stationary relative to the shaft on which they are mounted,
The invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings, it being understood, however, that it is capable of receiving a large number of modifications without departing from its spirit.
In the drawings: -
Fig. 1 is an end view with partial vertical section of a variable speed transmission mechanism established in accordance with the principles of the invention,
Fig. 2 is a longitudinal vertical section along II-II (Fig.l).
Fig. 3 is an end view with partial vertical section of another embodiment of the invention,
Fig.4 is a longitudinal vertical section along IV-IV (Fig. 3).
Fig. 5 is an end view with partial vertical section of another construction of a variable speed transmission mechanism.
Fig. 6 is a longitudinal vertical section along VI-VI (Fig.5). In
<Desc / Clms Page number 3>
In Figs.1 and 2. 10 denotes a motor shaft on which is rigidly mounted an arm or disc 11, the center or middle of which is disposed in the axial alignment of the shaft 10. The arm 11 extends radially in opposite directions from the shaft and two countershafts 12 respectively pass through your ends of this brace to which they are fixed, so that they cannot rotate. The central part of the arm or disc 11 is provided with a bearing 13 receiving the narrowed end of a receiving shaft 15.
A right-tried wheel 16 is fixed at 17 to each end of the arm 11 and has a central opening through which the shaft 12 passes. It can thus be seen that the wheels 16 turn around the shaft 15 when shaft 10 is actuated.
A sun gear 20 is fixed at 21 to the shaft 15 and meshed, with gear wheels 22 mounted so as to be able to turn on the arDres 12, respectively.
It will be noted that these wheels 22 have a larger diameter than the fixed wheels 16. A toothed wheel 33 is mounted loose on each of the shafts 12, on one side of the corresponding wheel 22.
A weight 25 is attached at 26 to each of the wheels 23.
The two weights 25 extend inwardly and are curved around the shaft so that when the mechanism rotates it is subjected to the influence of the tending centrifugal force. moving the weights outward and away from the shaft 15 when the speed of the mechanism rises above a predetermined value.
A small shaft with projecting ends 30 is mounted to rotate in a bearing 31 formed in each of the wheels
<Desc / Clms Page number 4>
wheels 22 near the periphery of the wheel, each of these shafts 30 thus being supported by the corresponding wheel 22.
A pinion 32 is keyed on an end of the shaft 30 and. It is engaged with a fixed pinion 16. A pinion 33 is keyed to the opposite end of shaft 30 and engages a pinion 23. Pinions 32 and 33 have the same diameter and number of teeth. .
The mechanism which has just been described works retort follows: -
Energy is imparted to the shaft 10 to rotate the arm 11, which rotates the toothed wheels 22 around the toothed wheel 20, since no resistance opposes the rotation of each. wheels 22 on the corresponding shaft 12. As the speed of the shaft 10 increases, that of the arm 11 also increases, and the centrifugal force to which the weights 25 are subjected has the effect of moving them outward, which tends to turn the wheels. toothed 23.
However, as these wheels 23 cannot rotate on their shafts 12 because they are coupled by the pinions 32 and 33 with the fixed wheel 16, the weights 25 absorb the play that exists in the gear train and prevent each of the wheels 22 to rotate around its own axis, so that the rotational movement effected by these wheels around the shaft 15 has the effect of rotating the toothed wheel 20 and, consequently, the shaft 15.
As the speed of the shaft 10 increases, so does the centrifugal force acting on the weights 25, and so does the resistance offered to rotation.
<Desc / Clms Page number 5>
rotation of the wheels 22 on their shafts 12, which decreases the speed ratio between the shafts 10 and 15. When the rotation of the wheels 22 on their shafts 12 has been completely stopped, the assembly turns en bloc, the ratio of speed between shafts 10 and 15 then being equal to 1.
In the modified construction of Fige. 3 and 4, the essential characteristics are the same. However, this construction includes an additional gear making it possible to reduce the mass of the weights.
40 designates a motor shaft intended to be connected to a source of driving force and to which a toothed wheel 41 is attached in any suitable manner. Satellites 42 meshing with this wheel 41 are wedged on countershafts 43 arranged to receive a rotational movement around a receiving shaft 44. Countershafts 43 are supported by the ends of a. arm 45 using bearings 46.
The shaft 44 passes through a bearing provided in the middle of the arm 45 and its end is received by a bearing 47 formed in the center of the wheel 40.
A toothed wheel 48 is fixed at 40 to each of the ends of the arm 45 and has a central opening through which the corresponding shaft 43 passes.
A planetary toothed wheel 50 is wedged at 51 on the shaft 44 and meshes with satellite pinions 52 respectively mounted on the shafts 43 on which they are wedged as shown at 53.
A toothed wheel 55 is mounted idle on one of the ends of each of the shafts 43 and a weight 56 is fixed in
57
<Desc / Clms Page number 6>
57 to each of these wheels. Its weights are curved and extend around the shaft 44 following arcs of a circle,
A pinion 60 is wedged at 61 on a small, cantilevered shaft 62 supported by a bearing provided in each of the sprockets 52 near the periphery thereof. Each pinion 60 meshes with the corresponding rone 55,
A pinion 63 wedged at 64 on the shaft 62 meshes with the corresponding toothed wheel 48.
The mechanism shown in Fig. 3 and 4 works as follows:
When the shaft 40 is actuated, it drives the wheel 41, the wheels 42 and the shafts 43, which has the effect of rotating the wheels 52 around the planetary wheel 50, the arm 45 and the rest of the gears being trained in this movement. The rotation of the wheels 52 causes that of the pinions 63 and 60 around the wheels 55 and 48, respectively,
The weights 56 behave in the manner of members delaying the rotation of the toothed wheels 52 and, the more these wheels 52 are delayed, the more the speed of the planetary wheel 50 and consequently of the shaft 44 increases, up to the moment. where the wheels 52 can no longer turn, the shaft 44 then rotating at the same speed as the shaft 40.
Reference will now be made more particularly to Figs. 5 and 6, which represent another embodiment of the invention in which 70 is the driving shaft and 71 the receiving shaft transmitting in the usual way the driving force which is communicated to it. In this construction, two arms 72 and 73 are mounted so as to be able to turn.
<Desc / Clms Page number 7>
turn on shaft 70 and support countershafts 74 and 75,
Weights 76 are attached to toothed wheels 77 mounted to rotate on shafts 75 and mesh with a sun gear 78 wedged at 79 on drive shaft 70.
The shafts 75 are wedged on the arms 73, which prevents the shaft from rotating.
A planetary wheel 81, which is integral with the arm 73 or is rigidly attached to it, meshing with two satellites 82 wedged at 83 on the countershafts 74.
A toothed wheel 84 is mounted on each of the shafts 74 and meshes with a planetary wheel 85 wedged at 86 on the drive shaft 70. The wheels 82 and 84 must have the same diameter and the tern number of teeth; likewise, the wheels 81 and 85, with which the wheels 82 and 84 mesh, must have the same diameter and the same number of teeth.
A toothed wheel 87, fixed to the shaft 71 in any suitable manner, is provided with a bearing 88 receiving the constricted end 89 of the shaft 70. The wheel 87 meshes with toothed wheels 90 wedged at 91 on the counterparts. - respective shafts 74.
When the motor shaft 70 is driven, the toothed wheel 85 rotating with this shaft rotates the toothed wheels 84 and hence the toothed wheels 90 and the rest of the mechanism around the wheel 87.
As long as the wheels turn freely without any resistance opposing their movement, the wheel 87 is not subjected to any force and remains stationary.
AT
<Desc / Clms Page number 8>
As the speed of the shaft 70 increases, the centrifugal force operated weights 76 tend to move outward and spin the wheels 77 around the wheel 78. However, since the wheel 78 is stalled on. shaft 70, this has the effect of making the arm 73 and the wheel 81 move. This movement of the wheel 81 causes it to resist the rotation of the wheels 82 with which it meshes and, consequently, the rotation of the wheel. arm 72 and the gear train, including toothed wheels 90. This resistance has the effect of transmitting driving force through the toothed wheels 90 to the toothed wheel 87, the receiving shaft then starting to rotate.
In this embodiment of the invention, it will be noted that the transmission ratios between the wheels 85 and 84 and the wheels 87 and 90 must * be different; if it were otherwise, the transmission ratios between the shafts 70 and 71 would always be 1 to 1. In addition, the wheel 85 must be larger than the wheel 87 so that all the gears turn in the same meaning as the motor shaft.