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"Perfectionnements apportés aux accouplements, notamment pour arbres destinée à transmettre- des couples élevés pour art etc. )11.
L'invention est relative aux accouplements et elle concerne plus spécialement (parce que c'est en leur eas que son application semble offrir le plus d'intérêt), mais non exclusivement, parmi ces accouplements, ceux destinée à des arbres de transmission supportant des couples élevés, comte c'est le cas pour des arbres d'hé- licea dans le navires
Bile a pour but, surtout, de rendre ces accou- plements tels qu'ils répondent mieux que jusqu'à présent aux divers desiderata de la pratique, notamment en ce qui
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concerne l'abserption des vibrations et l'absence de solrioitations dangereuses sur les paliers.
Elle consiste, principalement -- en même temps qu'à constituer 'essentiellement les accouplements du genre en question par deux éléments montée aux extrémités en regard des arbres menant et mené, et reliés tous deux à au moins un élément intermédiaire par des bielles, aveo de préférence'manchons ou rotules en matières plastique dans les articulations, le tout constituant une aorte de joint de Oldham - à utiliser, à la place de chaque bielle d'un système de ce genre, ou de certaines au moins de ces bielles, un faisceau de bielles de plus faibles sections, cette solution permettant,
dans l'application plus spécia- lement envisagée/de réduire dans de fortes proportions les contraintes sur les paliers d'arbres et sur les arbres eux- mêmes en cas d'imperfections d'alignement temporaire ou permanente desdits arbres.
Bile' comprend, mise à part cette disposition principale, certaines autres dispositions qui s'utilisent . de préférence-en même temps et dont il sera plus explioite- ment parlé ci-après, notamment : - une deuxième disposition consistant, dans des accouplements du type de ceux susvisée, en particulier dans le cas de faisceaux de bielles, à donner ces bielles une certaine élasticité longitudinale, éventuellement va- riable selon la situation des bielles.
Elle vise plus particulièrement certains modes d'application.(notamment celui pour lequel on l'applique aux accouplements pour arbres de transmission, dans la mariner ainsi que certainmodes de réalisation, des
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dites dispositions ;et elle vise, plue particulièrement encore, et ce à titre d produits industriels nouveaux, les accouplements du genre en question comportant a?plica- tion de ces mêmes dispositions, ainsi que les éléments spéciaux propres à leur établissement et les ensembles, notamment les transmissions et les engins, qui les com- portent.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins oi-annexés, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnas surtout 'à titre d'indication.
EMI3.1
La fia. 1, do ces dessina, montre sohdmatiquenent un accouplement à bielles du type Oldham, auquel peut notamment s'appliquer l'invention.
Les fig. 2 et 3 montrent respectivement, en vue de face (projection sur un plan transversal à l'axe de rotation), et en coupe selon 111-111 fia.2,un accouplement de ce genre établi conformément à l'invention.
La tige 4 montre séparément en élévation, à plus grande échelle, portions en coupe, les bielles que comporte ledit accouplement, ces bielles étant aussi établies conformément à l'invention.
La fig. 5 montre, séparément en coupe et à plus grande échelle, selon V-V fig. 4, l'une des articulations desdites bielles.
Selon l'invention, et plus spécialement selon ceux de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisation, de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se
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proposant d'établir un accouplement entre un arbre menant I et un arbre mené II, plus spécialement dans le cas de puissances ou couples élevés à transmettre, par exemple pour l'entratnement d'un arbre porte-hélices, dans un navire, on s'y prend comme suit ou de façon analoe.
Il convient d'abord de rappeler que, dans ce domaine, on s'était orienté, dans la technique classique, vers la réalisation de paliers très rigides, notamment pour maintenir un alignement rigoureux des axes des divers arbres que comporte la transmission, y compris ceux des réducteurs à engrenages.
Tout défaut de lianaae ou d'alignement est on effet de nature à engendrer des surcharges dans les paliers et des flexions d'arbres entre paliers, ce qui peut compro- mettre les conditions d'engrènement et entraîner des ruptures de dents,
Mais il est apparu que cette rigidité de l'ensemble de la transmission n'assure pas toujours la solution parfaite du problème, notamment du fait que, d'une part, on n'est jamais à l'abri de déformations de la structure du navire et, d'autre part, on ne peut pas éviter non plus la transmission, notamment en direction axiale,des vibrations engendrées par le fonctionnement des hélices.
Il semble donc préférable de s'orienter vers une autre solution, qui consiste à prévoir dans l'installation, à la sortie du moteur et/ou du réducteur, un accouplement présentant une élasticité convenable, notamment une déforma-' bilité élastique dans différentes directions de l'espace, cet ensemble devant répondre en particulier aux conditions suivantes ou à certaines au moins d'entre elles , a) assurer, en rotation autour de l'axe longitudinal moyen, la transmission dans les deux sens d'un arbre à
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l'autre du couple acteur muximal, avec une élasticité de torsion très réduite et telle en tout cas qu'elle ne déplace pas a préciablement la position des fréquences propres de torsion de l'ensemble de la transmission;
b) permettre, en toutes directions perpendiculaires audit axe moyen de rotation, dee défauts d'alignements perma- nente ou accidentels entre atbre menant ot arbre mené d'un ordre de grandeur de plusieurs dizaines de fois la valeur des tolérances admises pour les accouplements rigides, avec une flexibilité "radiale" relativement très grande et telle en tous cas que les réactions élastiques appliquées aux paliers des arbres du fait desdits désalignements restent largement compatibles avec le fonctionnement normal desdite paliers c) tolérer, en direction longitudinale, suivant ledit axe moyen de rotation,
des défauts d'alignements angu- laires permanents ou aooidentels entre arbre menant et mené d'un ordre de grandeur de plusieurs fois la valeur des tolérances admises pour les accouplements rigides, avec une élasticité "conique" relativement grande et telle notamment que les moments de flexion appliquée aux arbres du fait desdits défauts angulaires d'alignements puissent être considéras comme négligeables ;
d) présenter, en translation longitudinale, suivant ledit axe moyen de rotation, une flexibilité "axiale" relativement très grande et d'un ordre de grandeur en tous cas de plusieurs dizaines de fois la valeur de la flexibi- lité axiale des ensembles de butées-et supports de butée des arbres d'hélices,
L'obtention de ces diverses conditions permet de remédie,? aux inconvénients des montages rigides jusqu'à précent adoptés,
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Pour satisfaire à ces conditions, il est possible au technicien d'imaginer de nombreux modes de réalisation d'accouplements élastiques, mais il semble avantageux de recourir a des accouplements du type Oldham, avec bielles à articulations élastiques,
et en particulier selon les dispositions qui vont être maintenant décrites.
On rappellera préalablement que les joints du type Oldham, qui sont destines généralement à permettre un accouplement en rotation de deux arbres parallèles, mais présentant ou susceptibles de présenter des désaligné-* monte, comportent, dans la réalisation la plus classique, doux plateaux solidaires respectivement des deux portions en regard des arbres à accoupler, plateaux séparés par un élément rigide intermédiaire, assujetti vis-à-vis de ces derniers à deux liaisons orthogonales à coulissement radial. On sait que le centre de cet élément, en plus de la rotation d'ensemble, est alors animé, dans le plan radial, d'un mouvement circulaire, de diamètre égal au désalignement linéaire entre les deux arbres, et de vitesse angulaire double de celle de la rotation d'ensemble.
On sait également qu'il est possible de remplacer chaque liaison de coulissement radial par une liberté de translation équivalente, comme, par exemple, celle qui résulte de la cinématique d'un parallélogramme de Watt.
8'est cette solution qui est rappelée de façon schématique sur la fig. 1 des dessins.
L'élément intermédiaire susvisé, représenté en C sur les dessins, est relié par des bielles 1, 2, aux deux éléments ou plateaux A, B, respectivement (solidaires des portions d'arbres I, Il.
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Il y a deux biellen 1 de longueurs égales et également deux bielles 2 de lenteurs égales, les deux bielles 1 ou les deux bielles 2 (tant en position antipa- rallèle et substantiellement tanntielles à la rotation d'ensemble, en étant tourillonnées autour d'axes a, b, o, d, ou e, f, g, h, parallèles à la direction commune des deux arbres I et II, oe qui donne lieu à deux parallé- logrammes de Watt, l'un suivant le contour a,b, c,d, l'autre suivant le contour e,f,g,h. L'élément intermédiaire C est par exemple agencé schématiquement sous forme d'une aorte de bras radial 3 se terminant par deux têtes 4 sur lesquelles N'articulent les bielles.
Il est aisé de voir que les deux parallélogrammes de Watt susvisés, décalés angulairement, par exemple à 90 , donnent lieu, au moins dans une certaine zone autour de la position centrale d'alignement, sensiblement le même résultat que le joint de Oldham classique à coulissa- ment.
On a déjà proposé de tels joints, dans l'industrie, et en remplaçant leaarticulations tourillonnanteo rigides par des articulationsélastiques comprenant une douille annulaire de caoutchouc ou d'élastomère 5 adhérant par tout procédé connu aux surfaces en regard de deux douilles rigides concentriques respectivement solidai- res de la bielle et de l'axe de tourillonnement.
La déformabilité de ces articulations, due à la présence de la mairère oaoutchoutique, joue alors de la manière suivante :
1 ) leur déformabilité radiale (en général assez faible) confère néanmoins aux bielles qui les portent
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une certaine élasticité longitudinale (de compression ou extension) dans la direction tangantielle de transmission des couples moteurs.
2 ) la déformabilité conique (effet de rotule), autorise de légères inclinaisons latérales des bielles, (par rapport au plan théorique du tourillonnement rigide), et par là même une possibilité appréciable de désalignement angulaire des deux arbres accouplés, ainsi qu'une latitude de translation relative de ces mêmes arbres en direction axiale.
3 ) Leur déformabilité en torsion (tourillonnement élastique) assure la liberté d'excursion radiale de l'élément flottant intermédiaire, suivant la cinématique du parallé- logramme de Watt, mais en développant des rappels élastiques . proportionnels aux dites excursions, rappels dont les paliers des arbres supportent les réactions.
. Tel quel, ce type d'accouplement est utilisé avec succès pour l'entraînement par arbre creux concen- trique des essieux moteurs et suspendus de certaine! lo- comotives électriques (ALSTHOM).
L'invention vise'l'application de ces systèmes d'accouplements élastiques aux transmissions du genre des transmissions marine. Mais on constate que, dans cette application particulière (et dans d'autres du môme genre) interviennent des difficultés inhérentes notamment à l'importance des couples en jeu, difficultés qui amenèrent l'adoption de certaines dispositions spéciales visées ci-après.
Lee transmissions d'hélices des navires de fort tonnage sont caractérisées par l'importanse dos puissanees
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(15.000 à 30.000 oh, par exemple) appliques à des arbres tournant lentement (100 à 250 tr/in.in., par exemple).
Les couples moteurs correspondants sont donc extrêmement élevée (50.000 à 250.000 mkg). Pour transmettre ces oouples par dee accouplements d'encombrement diamétral relativement restreint (2,50 à 3,50 m) il faut tabler, à des rayons effectifs d'environ 0,8 à 1,25 m, sur des efforts tangentiels de l'ordre de 60.000 à 200.000 kg.
Bien qu'il ne soit paa exclu, toujours dans le catir@ de l'invention, d'utiliser de joints du type susvisé (fig. 1), avec des manchons ou rotules élastiques, il est à noter que chaque articulation élastique de bielle supportera la moitié de l'effort tangentiel total (30.000 à 100.000 kg), alors que les charges uni-taires admissibles en sollicitation radiale sur les masses annulaires de matériaux caoutchoutiques sont étroitement; limitées (quelques dizaines de kg par cm2 de surface projetée perpendiculairement à la charge).
On aboutit donc pour ces articulations à des dimensionnements tels, (7,5 à 20 dm2 de surface projetée), que leur rigidité de torsion (proportionnelle pour une épais- saur donnée au produit du cube de leur rayon par leur lon- gueur) et leur rigidité conique ( proportionnelle dans les mêmes conditions au produit de leur rayon pa. r le cube de leur longueur) atteignent des valeurs très élevées ,
Los possibilités de désalignement radial et angulaire des arbres accouplés sont alors limitées par l'importance même des réactions radiales imposées aux portées et des moments de flexion appliqués, aux ambres.
Ainsi, il apparaît intéressant, pour permettre de réduire lesdites réactions, d'accroître dans une mesure
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substantielle. les flexibilités (conique et de torsion) sans cependant modifier.*les fatigues radiales imposées aux élastomères par les efforts moteurs tangentiels, et, à cet effet, nelon l'une des dispositions principales de l'invention, on utilise, aux lieu et place de chaque bielle à grosse arti-. oulation des,parallélogrammes de Watt susvisés, une pluralité @ de bielles 1 ou 2, sensiblement parallèles,
et comportant chacune des articulations élastiques de dimensions plus réduites -- donc considérablement plue souples à la torsion et en "conique", EN effet, pour calculer ces articulations, il suffit de noter que, pour des efforts tangentiels dé- terminés, la somme de leurs surfaces projetées devra res- ter du même ordre de grandeur que la surface projetée do l'ar- ticulation unique élémentaire. Cela montre bien que les rigidités de torsion et conique, si l'on applique la loi du cube susrappelée, seront, pour l'ensemble des bielles, considérablement diminuées par rapport à la bielle unique.
Il y a iontérêt à grouper le plus possible ces bielles multiples, sous forme de nappes situées chacune dans un plan radial et dont les articulations, visibles en 5, sur les fig.. 2 et 3, sont avantageusement établies en quinconce, pour gagner de la place, lesdites nappes pouvant être, soit utilisées isolément, soit groupées en parallèle par superposition en direction axiale de plusieurs nappes, par exemple ± nappes de m bielles (n = pm), comme représente, duquel cas un même axe d'ar- ticulation peut être commun aux bielles homologues dos nappes successives*
Du point de vue constructif, de nombreux modes de réalisation peuvent être imaginés pour le montage de tels faisceaux de bielles,
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C'est ainsi que, comme représenté sur les fig.
2 ot 3, les plateaux 6,7, qui matérialisent sur ces figures les éléments A et B de la fig. 1, peuvent comporter des sortes de cloisonnements 8 perces de trous dans lesquels on engage les axes des articulations élastiques 5, axes qui sont maintenus en place par tous moyens tels que boulons, écrous, etc. Un même axe peut donc aisément supperter p douilles élastiques correspondants aux ± nappe! .
Chaque plateau 6 ou 7 est par exemple rapporté, par un voile 9, sur un flasque de fixation correspondant prévu en bout d'arbre, à l'aide par exemple de boulons 15 traver- sant des perçages homologues et ménagés en direction axiale sur les plateaux 6, 7 et les voiles 9.
Semblablement, la tête 4 de l'élément flottant 3 est constituée sous forme de semblables cloisonnements 8.
De tels faisceaux de bielles, agencés comme il vient d'être dit, répondent aux conditions techniques visées plus haut, la flexibilité de l'ensemble des arti- culations élastiques est beaucoup plue élevée que dans le cas de bielles uniques, de sorte qu'il devient possible de maintenir des valeurs modérées aux efforts de rappel radial et aux couples de rappel conique appliqués aux paliers et aux arbres, par le fait desdites articulations, en cas de défauts permanents ou accidentels de lignage entre les arbres.
Toutefois, il convient de noter que la cinématique du parallélogramme de Watt est en principe incompatible avec l'articulation de plus d'une bielle par nappe, de sorte qu'il en résulte des contraintes radiales secondaires
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but les articulations. Or l'élasticité radiale du caoutchouc pourrait, dans certaine cas, être insuffisante pour supporter lesdites contraintes,
Il y a donc intérêt, selon une disposition sup- plémentaire, à réduire ces contraintes radiales secondaires en agençant les bielles de façon telle qu'elles présentent une certaine élasticité longitudinale.
En môme temps, cette disposition permet de parer à l'incidence des tolérances de perçage des trous de fixation sur les cotes d'entraxe des bielles.
Pour obtenir cette élasticité longitudinale, on aura recours par exemple au travail de cisaillement oombiné (cisaillement-traction et cisaillement-compression) de plusieurs éléments annulaires, d'allure généralement tronconique.- en caoutchouc ou élastomère, disposés le long de l'axe de chaque bielle.
Ces 'anneaux tronconiques, représentés en 9 sur la fig. 4, seront'par exemple adhérés chacun à deux anneaux tétaniques 91, 92, ces ensembles étant empilés le long de l'axe de la bielle, avantageusement de façon telle que deux blocs successifs présentent des cônes 9 de conioités opposées.
Ces blocs 9, 91, 92 seront donc interposés entre, d'une part, une tige centrale 10 solidaire d'une des extrémités 11 de la bielle, et, d'autre part un corps cylindrique extérieur 12 relié en 13 à l'autre extrémité 14 de la bielle.
Avantageusement, on pourra adopter pour les diverses bielles de la même nappe des élasticités différentes. Cette disposition, obtenue par exemple par le ohoix de différencia
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mélangea d'élastomères utilisé$ pour les susdits bloos, sera avantageusement exploitée de telle manière que les flexibilités longitudinales totales des bielles (y compris la part due aux élasticités radiales des deux articulations) soient proportionnelles aux rayons de montage desdites bielles dans 1 'accouplement, De la sorte, l'effort longitudi- nal dû au couple transmis se trouvera égalise sur toutes les bielles, quelle que soit leur situation.
Il est entendu que l'élasticité longitudinale pourrait être obtenue par tous autres Noyons, par exemple par l'action de ressorts ou encore par des éléments élas- tiques travaillant de façon différente de celle ressortant du mode de réalisation susvisé.
La fig. 5 montre le montage de manchons élastiques
5. On voit que les tiges 16, qui matérialisent les axes d'articulation, sont rendues solidaires de manchons 17, à l'aide de boulons, écrous et autres dispositifs 18, 19, assurant la fixation sur les supporta à cloisonnement 8.
C'est sur ces manchons, dont le diamètre est calculé en fonction de la surface projetée que l'on désfre adopter pour les masses élastiques 5, que sont montées lesdites masses, adhérées selon les méthodes usuelles sur des manchons métalliques en regard.
En suite de quoi, quel que soit le mode de réalisation adopté, on peut établir des accouplements dont le fonctionnement ressort suffisamment de ce qui précède pour qu'il soit inutile d'insister à son sujet, et qui présentent, par rapport aux ensembles du genre en question déjà existants, de nombreux avantages, notammont - celui de permettre de doser convenablement los élas- ticités dans diverses directions,
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- et celui, surtout, tout en maintenant modérées les contraintes des- articulations élastiques malgré les couplée importante à transmettre, de permettre de tolérer des défauts de lignage importants, accidentels ou permanents, sans qu'il en résulte des chargea excessives sur les paliern d'arbres, ni de moments de flexion importants sur les arbros eux-mêmes,
et cela grâce à l'augmentation obtenue pour la flexibilité de l'ensable desdites artioulations par la présence de bielles multiples*
L'application d'accouplements de ce genre est donc particulièrement intéressante pour les transmissions marine envisagées plus haut et permettra d'éviter les ruptures d'engrenages déjà constatées dans des ensembles de ce genre. Mais, bien entendu, on pourrait utiliser d'autres accouplements élastiques dans le cadre de l'invention, pourvu qu'ils répondent aux conditions définies plus haut en ce qui concerne les élasticités dans les diverses directions.
Comme il va dé soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation, de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés elle en embrasse, au contraire toutes les variantes, En particulier, il e et bien entendu que l'application aux accouplements pour couples élevés n'est qu'un exemple et que l'invention peut s'appliquer 4 tous accouplements, quelle que soit leur fonction.
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"Improvements made to couplings, especially for shafts intended to transmit high torques for art, etc.) 11.
The invention relates to couplings and relates more specifically (because it is in their eas that its application seems to offer the most interest), but not exclusively, among these couplings, those intended for transmission shafts supporting high torques, count this is the case for helical trees in ships
The purpose of Bile is, above all, to make these couplings such that they respond better than hitherto to the various desiderata of the practice, in particular as regards
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concerns the absorption of vibrations and the absence of dangerous solrioitations on the bearings.
It consists, mainly - at the same time of constituting 'essentially the couplings of the kind in question by two elements mounted at the ends opposite the driving and driven shafts, and both connected to at least one intermediate element by connecting rods, with preferably plastic sleeves or ball joints in the joints, the whole constituting an Oldham joint aorta - to be used, in place of each connecting rod of such a system, or of at least some of these connecting rods, a bundle of connecting rods with smaller sections, this solution allowing,
in the application more specifically envisaged / to greatly reduce the stresses on the shaft bearings and on the shafts themselves in the event of temporary or permanent alignment imperfections of said shafts.
Bile 'includes, apart from this main provision, certain other provisions which can be used. preferably at the same time and which will be discussed more explicitly below, in particular: - a second arrangement consisting, in couplings of the type of those mentioned above, in particular in the case of connecting rod bundles, in giving these connecting rods a certain longitudinal elasticity, which may vary depending on the situation of the connecting rods.
It relates more particularly to certain modes of application (in particular that for which it is applied to couplings for transmission shafts, in the marinade as well as certain embodiments, of
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said provisions; and it relates, even more particularly, and this as new industrial products, to couplings of the kind in question comprising the application of these same provisions, as well as the special elements specific to their establishment and the assemblies, in particular the transmissions and the gear, which comprises them.
And it can, in any case, be well understood with the aid of the additional description which follows, as well as the accompanying drawings, which supplement and drawings are, of course, given above all by way of indication.
EMI3.1
The fia. 1, of these drawings, shows sohdmatiquenent a connecting rod coupling of the Oldham type, to which the invention can in particular be applied.
Figs. 2 and 3 show respectively, in front view (projection on a plane transverse to the axis of rotation), and in section along 111-111 fia.2, a coupling of this type established in accordance with the invention.
The rod 4 shows separately in elevation, on a larger scale, portions in section, the connecting rods that the said coupling comprises, these connecting rods also being established in accordance with the invention.
Fig. 5 shows, separately in section and on a larger scale, according to V-V fig. 4, one of the joints of said connecting rods.
According to the invention, and more especially according to those of its modes of application, as well as those of the embodiments, of its various parts, to which it seems that preference should be given, is
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proposing to establish a coupling between a driving shaft I and a driven shaft II, more especially in the case of high powers or torques to be transmitted, for example for the drive of a propeller shaft, in a ship, we s 'takes as follows or analogously.
It should first of all be recalled that, in this field, we had oriented, in the conventional technique, towards the production of very rigid bearings, in particular to maintain a rigorous alignment of the axes of the various shafts that the transmission comprises, including those of gear reducers.
Any defect in lianaae or alignment is likely to cause overloads in the bearings and bending of shafts between bearings, which can compromise the meshing conditions and lead to tooth breakage,
But it appeared that this rigidity of the whole of the transmission does not always ensure the perfect solution of the problem, in particular because, on the one hand, one is never safe from deformations of the structure of the ship and, on the other hand, the transmission, particularly in the axial direction, of the vibrations generated by the operation of the propellers cannot be avoided either.
It therefore seems preferable to move towards another solution, which consists in providing in the installation, at the outlet of the motor and / or of the reducer, a coupling having a suitable elasticity, in particular an elastic deformability in different directions. space, this assembly having to meet in particular the following conditions or at least some of them, a) ensure, in rotation around the mean longitudinal axis, the transmission in both directions from a shaft to
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the other of the muximal actor couple, with a very reduced elasticity of torsion and such in any case that it does not precisely shift the position of the natural torsional frequencies of the entire transmission;
b) allow, in all directions perpendicular to said mean axis of rotation, permanent or accidental misalignments between driving shaft and driven shaft of an order of magnitude of several tens of times the value of the tolerances permitted for rigid couplings , with a relatively very great "radial" flexibility and such in any case that the elastic reactions applied to the bearings of the shafts due to said misalignments remain largely compatible with the normal operation of said bearings c) to tolerate, in the longitudinal direction, along said mean axis of rotation,
permanent or aooidental angular alignment faults between driving and driven shafts of an order of magnitude several times the value of the tolerances allowed for rigid couplings, with a relatively large "conical" elasticity and such in particular as the moments of bending applied to the shafts due to said angular misalignments may be considered negligible;
d) exhibit, in longitudinal translation, along said mean axis of rotation, a relatively very great "axial" flexibility and of an order of magnitude in any case of several tens of times the value of the axial flexibility of the sets of stops -and propeller shaft stop supports,
Obtaining these various conditions helps remedy ,? the disadvantages of rigid assemblies adopted until previously,
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To meet these conditions, it is possible for the technician to imagine many embodiments of elastic couplings, but it seems advantageous to use couplings of the Oldham type, with connecting rods with elastic joints,
and in particular according to the arrangements which will now be described.
It will be recalled beforehand that the joints of the Oldham type, which are generally intended to allow a rotational coupling of two parallel shafts, but having or likely to present misalignment * mounts, comprise, in the most conventional embodiment, soft integral plates respectively of the two opposite portions of the shafts to be coupled, plates separated by an intermediate rigid element, secured vis-à-vis the latter to two orthogonal radially sliding connections. We know that the center of this element, in addition to the overall rotation, is then animated, in the radial plane, with a circular movement, of diameter equal to the linear misalignment between the two shafts, and of double angular speed of that of overall rotation.
It is also known that it is possible to replace each radial sliding connection by an equivalent freedom of translation, such as, for example, that which results from the kinematics of a Watt parallelogram.
8 is this solution which is recalled schematically in FIG. 1 of the drawings.
The aforementioned intermediate element, shown at C in the drawings, is connected by connecting rods 1, 2, to the two elements or plates A, B, respectively (integral with the shaft portions I, II.
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There are two connecting rods 1 of equal lengths and also two connecting rods 2 of equal slowness, the two connecting rods 1 or both connecting rods 2 (both in an anti-parallel position and substantially tanntial to the overall rotation, being journaled around axes a, b, o, d, or e, f, g, h, parallel to the common direction of the two shafts I and II, oe which gives rise to two Watt parallelograms, one following the contour a, b, c, d, the other following the contour e, f, g, h. The intermediate element C is for example schematically arranged in the form of a radial arm aorta 3 ending in two heads 4 on which N ' articulate the connecting rods.
It is easy to see that the two aforementioned Watt parallelograms, angularly offset, for example at 90, give rise, at least in a certain zone around the central position of alignment, substantially the same result as the classic Oldham joint at sliding.
Such joints have already been proposed, in the industry, and by replacing the rigid journal joints by elastic joints comprising an annular rubber or elastomer sleeve 5 adhering by any known method to the facing surfaces of two rigid concentric sleeves respectively secured. res of the connecting rod and the journal pin.
The deformability of these joints, due to the presence of the rubbery mairère, then operates as follows:
1) their radial deformability (generally quite low) nevertheless gives the connecting rods which carry them
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a certain longitudinal elasticity (compression or extension) in the tangant direction of transmission of the driving torques.
2) the conical deformability (ball joint effect), allows slight lateral inclinations of the connecting rods, (compared to the theoretical plane of the rigid journaling), and thereby an appreciable possibility of angular misalignment of the two coupled shafts, as well as a latitude of relative translation of these same shafts in the axial direction.
3) Their deformability in torsion (elastic journaling) ensures the freedom of radial excursion of the intermediate floating element, according to the kinematics of Watt's parallelogram, but developing elastic springbacks. proportional to said excursions, reminders of which the bearings of the shafts support the reactions.
. As it stands, this type of coupling is used successfully for the concen- trated hollow shaft drive of both powered and suspended axles of certain! electrical lo- comotives (ALSTHOM).
The invention relates to the application of these elastic coupling systems to transmissions of the marine transmissions type. But we note that, in this particular application (and in others of the same kind) arise difficulties inherent in particular to the importance of the couples involved, difficulties which led to the adoption of certain special provisions referred to below.
The propeller transmissions of heavy tonnage ships are characterized by the large power back
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(15,000 to 30,000 oh, for example) applied to slowly rotating shafts (100 to 250 rpm, for example).
The corresponding motor torques are therefore extremely high (50,000 to 250,000 mkg). To transmit these couplings by couplings of relatively small diametrical size (2.50 to 3.50 m) it is necessary to count, at effective radii of approximately 0.8 to 1.25 m, on tangential forces of the around 60,000 to 200,000 kg.
Although it is not excluded, still in the category of the invention, to use joints of the aforementioned type (fig. 1), with elastic sleeves or ball joints, it should be noted that each elastic link of the connecting rod will support half of the total tangential force (30,000 to 100,000 kg), while the admissible unit loads in radial stress on the annular masses of rubber materials are closely; limited (a few tens of kg per cm2 of projected area perpendicular to the load).
For these joints, we therefore end up with dimensions such as (7.5 to 20 dm2 of projected surface area) that their torsional rigidity (proportional for a thickness given to the product of the cube of their radius by their length) and their conical rigidity (proportional under the same conditions to the product of their radius by the cube of their length) reach very high values,
Los possibilities of radial and angular misalignment of the coupled shafts are then limited by the very importance of the radial reactions imposed on the spans and of the bending moments applied, at the amber.
Thus, it appears advantageous, in order to make it possible to reduce said reactions, to increase to an extent
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substantial. the flexibilities (conical and torsion) without however modifying. * the radial fatigue imposed on the elastomers by the tangential driving forces, and, for this purpose, nelon one of the main provisions of the invention, one uses, instead and in place of each connecting rod to large arti-. oulation of the aforementioned Watt parallelograms, a plurality of connecting rods 1 or 2, substantially parallel,
and each comprising elastic joints of smaller dimensions - therefore considerably more flexible in torsion and in "conical" shape, IN fact, to calculate these joints, it suffices to note that, for determined tangential forces, the sum of their projected surfaces must remain of the same order of magnitude as the projected surface of the single elementary articulation. This clearly shows that the torsional and conical rigidities, if the above-mentioned cube law is applied, will, for all the connecting rods, be considerably reduced compared to the single connecting rod.
There is interest in grouping as much as possible these multiple connecting rods, in the form of layers each located in a radial plane and whose joints, visible at 5, in Figs. 2 and 3, are advantageously staggered, to save space. instead, said plies being able to be, either used in isolation or grouped in parallel by superposition in the axial direction of several plies, for example ± plies of m connecting rods (n = pm), as represented, in which case the same ar- ticulation may be common to homologous connecting rods back successive layers *
From a construction point of view, many embodiments can be imagined for mounting such bundles of connecting rods,
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Thus, as shown in Figs.
2 ot 3, the plates 6.7, which in these figures materialize the elements A and B of FIG. 1, may include kinds of partitions 8 drilled holes in which the axes of the elastic joints 5 are engaged, axes which are held in place by any means such as bolts, nuts, etc. The same axis can therefore easily support p elastic bushings corresponding to the ± layer! .
Each plate 6 or 7 is for example attached, by a web 9, to a corresponding fixing flange provided at the end of the shaft, using for example bolts 15 passing through corresponding bores and formed in the axial direction on the trays 6, 7 and sails 9.
Similarly, the head 4 of the floating element 3 is formed in the form of similar partitions 8.
Such bundles of connecting rods, arranged as it has just been said, meet the technical conditions referred to above, the flexibility of all the elastic joints is much higher than in the case of single connecting rods, so that it becomes possible to maintain moderate values for the radial return forces and the conical return torques applied to the bearings and to the shafts, by virtue of said articulations, in the event of permanent or accidental alignment defects between the shafts.
However, it should be noted that the kinematics of the Watt parallelogram is in principle incompatible with the articulation of more than one connecting rod per layer, so that secondary radial stresses result from it.
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but the joints. However, the radial elasticity of the rubber could, in certain cases, be insufficient to withstand said stresses,
There is therefore an advantage, according to an additional arrangement, in reducing these secondary radial stresses by arranging the connecting rods in such a way that they have a certain longitudinal elasticity.
At the same time, this arrangement makes it possible to deal with the incidence of the drilling tolerances of the fixing holes on the center-to-center dimensions of the connecting rods.
To obtain this longitudinal elasticity, use will be made, for example, of the combined shearing work (shear-traction and shear-compression) of several annular elements, generally frustoconical in appearance. - made of rubber or elastomer, arranged along the axis of each connecting rod.
These 'frustoconical rings, shown at 9 in FIG. 4, will for example each adhered to two tetanus rings 91, 92, these assemblies being stacked along the axis of the connecting rod, advantageously such that two successive blocks have cones 9 of opposite conioités.
These blocks 9, 91, 92 will therefore be interposed between, on the one hand, a central rod 10 integral with one of the ends 11 of the connecting rod, and, on the other hand, an external cylindrical body 12 connected at 13 to the other end 14 of the connecting rod.
Advantageously, different elasticities can be adopted for the various connecting rods of the same ply. This disposition, obtained for example by the choice of
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a mixture of elastomers used for the aforesaid bloos, will be advantageously exploited in such a way that the total longitudinal flexibilities of the connecting rods (including the part due to the radial elasticities of the two articulations) are proportional to the mounting radii of said connecting rods in one coupling, In this way, the longitudinal force due to the torque transmitted will be equalized on all the connecting rods, whatever their situation.
It is understood that the longitudinal elasticity could be obtained by any other Noyons, for example by the action of springs or else by elastic elements working in a manner different from that resulting from the above-mentioned embodiment.
Fig. 5 shows the assembly of elastic sleeves
5. It can be seen that the rods 16, which materialize the articulation axes, are made integral with sleeves 17, using bolts, nuts and other devices 18, 19, ensuring the attachment to the partitioned supports 8.
It is on these sleeves, the diameter of which is calculated as a function of the projected surface which is to be adopted for the elastic masses 5, that said masses are mounted, adhered according to the usual methods on facing metal sleeves.
As a result, whatever the embodiment adopted, it is possible to establish couplings the operation of which emerges sufficiently from the above for it to be unnecessary to dwell on it, and which present, with respect to the sets of the genus in question already existing, many advantages, notably that of allowing the elasticities to be properly dosed in various directions,
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- and that, above all, while maintaining moderate the stresses of the elastic joints in spite of the important coupling to transmit, to allow to tolerate important lineage defects, accidental or permanent, without resulting in excessive loads on the bearings. 'trees, nor significant bending moments on the trees themselves,
and this thanks to the increase obtained for the flexibility of the silting of said joints by the presence of multiple connecting rods *
The application of couplings of this type is therefore particularly advantageous for the marine transmissions envisaged above and will make it possible to avoid the breakage of gears already observed in assemblies of this type. But, of course, other elastic couplings could be used within the scope of the invention, provided that they meet the conditions defined above with regard to elasticities in the various directions.
As is evident and as it follows moreover already from the foregoing, the invention is in no way limited to those of its modes of application, nor to those of the embodiments, of its various parts, having been more especially considered it embraces, on the contrary all the variants, In particular, it is understood that the application to couplings for high torques is only an example and that the invention can be applied to all couplings, whatever their function.