Dispositif de multiplication et de réduction de vitesse pour toutes applications mécaniques. La présente invention a pour objet un dispositif de multiplication et de réduction de vitesse permettant d'obtenir le passage d'une vitesse -donnée à une autre, avec un taux de multiplication ou, de réduction vou lu..
Suivant l'invention, le dispositif est constitué de manière que le mouvement est transmis de l'arbre moteur à l'arbre com mandé à l'aide d'organes ronds, à m-ouve- ment planétaire, non dentés, ces organes étant disposés entre les deux arbres en au moins un groupe en forme de couronne et s'appuyant contre un chemin de roulement intérieur rotatif et un chemin de roulement extérieur non rotatif.
De plus, au moins une pièce d'entraînement est prévue qui est en connexion effective, d'une part, avec les organes ronds, et, d'autre part, avec l'un des arbres, tandis que l'autre arbre est en con nexion effective avec le chemin de roule ment intérieur, le tout de telle manière que lors de l'actionnement du dispositif la pièce d'entraînement, les .organes ronds et l'un des arbres tournent à une vitesse différente de celle du chemin de roulement intérieur et de l'autre arbre.
Plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: La fig. 1. montre en coupe longitudinale, la première forme d'exécution; Les fig. 2 et 3 représentent respectivement en vue de face et en -coupe longitudinale une variante d'exécution; Les fig. 4 .et 5 montrent en coupe longi tudinale et. en vue de face la deuxième forme d'exécution; La fig. 6 représente en coupe longitudi nale la troisième forme d'exécution;
La fig. 7 en est une vue de face suivant la ligne A-A de la fig. 6; La fig. 8 montre en élévation, un des élé- nients du dispositif représenté fig. G; La fig. 9 montre partiellement une coupe suivant la ligne B-B de la fig. 8;
La fig. 10 représente en coupe longitudi nale une quatrième forme d'exécution ap plicable particulièrement à la commande des hélices d'aéroplanes;
La fig. 11 montre partiellement une coupe suivant la ligne C-C de la fig. 1.0; La fig. 12 montre une coupe approxima tivement suivant la ligne D-D de la fig. i0; La fig. 13 montre en élévation un des organes -du dispositif représenté fig. 10; La fig. 14 en est une coupe suivant la ligne L'-D de la fig. 13.
Le dispositif suivant la ligne 1 repose sur le principe que ,si, rendant immobile la cou ronne extérieure d'un roulement à billes ordinaire, annulaire et du genre de ceux dits "à couronne-cage", on fait tourner la cou- ronne-.cage, on remarquera que la couronne intérieure tourne avec une vitesse de 2 à 3 (ou plus) fois supérieure à celle imprimée à la couronne-cage. Réciproquement l'effet inverse (réduction de la vitesse) est. observé, si c'est la couronne intérieure que l'on fait tourner.
Basé sur ces faits, le dispositif repré senté à la fig. 1 comporte six roulements an- nulaires, à billes, 1, 2, 3, 4, 5 et 6, de type cou rant, séparés par des anneaux plats<B>7</B>, 8, 9, 10 et 11 qui les maintiennent à distance con venable à l'intérieur d'un tube 12 servant d'enveloppe ou carter à l'ensemble du mou vement. Deux flasques 13, 14 vissés aux deux extrémités du tube 12 assurent le serrage de l'ensemble et l'immobilité des couronnes extérieures de chacun des roulements.
Le premier de ces roulements 1 sera; seulement cle support au bout d'axe 15 qui reçoit le mouvement de rotation originaire (dans le cas ou l'appareil est employé comme multi plicateur de vitesse). Le plateau 16 rendu solidaire du bout d'axe 15 transmet le mou vement de ce dernier à la couronne-cage (non représentée) du roulement 2;
un pla teau semblable 161 rendu solidaire de la cou ronne intérieure du roulement 2, ici, au moyen d'un contre-plateau 1.7 réuni au pla teau 7.61 par une vis excentrée 18 (tout autre mode .de laison convenable pourrait être em ployé), transmet le mouvement, déjà multi plié une première fois par le taux unitaire, à. la couronne-cage du roulement suivant 3.
Le même dispositif se répète, consécutive ment, de roulement en roulement jusqu'au roulement 6 ài la couronne intérieure du quel est fixé le bout d'axe 19, dont la, vitesse de rotation est la résultante de toutes les multiplications successives obtenues par l'ac tion des roulements réagissant les uns sur les autres.
Au lieu d'agir, comme il est dit ci-dessus, sur la couronne-cage de chaque roulement à. billes, on peut avec avantage, employer le dispositif représenté fig. 2 et 3, clans le quel la cage est supprimée. En outre, entre deux billes consécutives est introduit un pe tit galet 20; dans l'exemple représenté, huit. galets sont disposés en couronne .sur une des faces du plateau 16. Ce dernier dispositif procure un bon entraînement des billes et ré- duit sensiblement les frottements.
Il y a. lieu d'observer crue, dans le dispo- ::itif décrit ci-dessus, les billes de chaque roulement constitutif jouent le rôle U'orga- nes ronds, non dentés de transmission, à mouvement planétaire, entre la -couronne extérieure et la couronne intérieure. Comme on le sait le rapport, des vitesses de la cou ronne intérieure et du plateau qui la com mande par l'intermédiaire de la couronne cage et des organes ronds -est égal au rapport.
,des (diamètres des chemins -de roulement de la couronne extérieure et de la couronne in térieure augmenté de 1. Ainsi, dans le cas où le diamètre du chemin de roulement de la couronne extérieure serait de 60 mm, et celui de la couronne intérieure de 40 mm, le
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taux <SEP> de <SEP> multiplication <SEP> sera <SEP> de <SEP> 40 <SEP> -f- <SEP> 1 <SEP> 1,5 <SEP> -E- <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 2,5. On peut ainsi obtenir, si besoin est. une multiplication élevée, en faisant réagir. comme dans le dispositif précédent, un pre mier système sur un second, et, si on le veut ce second sur un troisième etc.
Dans le dispositif suivant les fig. 4 et 5, un roulement à .billes 21 maintient l'arbre primaire 22 muni d'un épaulement sur le quel est fiXée une pièce 23 en acierplat dé coupé en forme d'étoile à trois branches, dont chacune entraîne au moyen d'un t.ou- rillon 231 un des trois manchons 24, 25 et 26 qui pour diminuer .la friction sont mon tés chacun sur deux roulements à billes montés sur le tourillon correspondant.
Ces manchons qui dans la présente forme d'exé cution jouent le rôle des organes ronds, non dentés, de transmission, circulent sur un cercle élastique en acier à ressort 27 qui les enserre en exerçant sur eux une légère pres sion.
Un ,second,cere-le .plus épais 571 rigide et légèrement plus large que le premier entoure .celui-ci; un jeu. très faible est mé nagé entre le cercle extérieur rigide et le cer cle intérieur élastique, lequel conserve ainsi une certaine souplesse et est seulement em pêché de tourner par trois petites vis 28 équidistantes qui, traversant le cercle exté rieur, pénètrent dans trois cavités correspon- dantes pratiquées dans le cercle élastique sur la face externe de ce dernier.
Les trois manchons 24, 25 et 26 transmettent à un fixe central 29 -contre lequel ils se trouvent pressés, le mouvement de rotation qui résulte de leur roulement sur le cercle élastique d'a cier 27. Le taux de multiplication obtenu est égal à la valeur du rapport qui .existe entre le diamètre intérieur du cercle élasti que et le diamètre de l'axe central, valeur augmentée de 7..
A un épanouissement de l'axe central 29, est; fixée une seconde pièce en étoile 30 sem blable à la pièce 23 et qui entraîne un deuxième groupe de trois manchons 31, 32 et 33, lesquels circulant à l'intérieur d'un cer cle élastique 34 identique au cercle 27 du premier groupe, pressent en entrainant avec le même taux de multiplication, un deuxiè- rrie axe central 35 qui, si l'on admet, pour les organes constitutifs de l'appareil, les pro portions indiquées par les tracés ci-joints, tournerait à raison de 25 tours pour l tour de l'arbre primaire, le taux propre de mul tiplication de chacun des groupes de trois manchons étant de 5.
A ,la suite est. idisposé un troisième groupe et la multiplication glo bale est de 125 (soit 5g).
Les trois groupes de trois manchons avec leurs cercles élastiques et rigides et leurs axes centraux sont disposés à l'intérieur d'un tambour 12 qui sert d'enveloppe et de bâti à l'ensemble; des anneaux intermédiaires 7, 8, 9 maintiennent les écartements nécessaires et enfin, le tambour 12 forment carter est clos par deux couvercles ou flasques 13, 14 sur l'un desquels sont fixés les deux zoule- m.ents à .billes 21 qui supportent l'arbrie pri maire 15; l'autre portant le roulement 37 qui soutient l'arbre secondaire 19.
Bien que :l'appareil décrit soit théorique ment reversible et susceptible d'être indiffé remment employé -comme multiplicateur ou comme réducteur de vitesse, il convient de considérer que cette seconde forme d'exéGu- tion implique presque toujours la néces sité d'exercer un effort appréciable -pour vaincre une résistance :plus ou moins im portante; or, .dans le dispositif décrit, les mouvements de rotation ne sont transmis que par des organes,de roulement, billes ou manchons agissant épar simple friction. On peut donc craindre:
que des glissements se produisent, ce qui pourrait présenter des in convénients, des idangers mêmes, s'il s'a gissait, par exemple, d'appareils -de levage. Ces inconvénents peuvent être facilement évités, dans la deuxième forme d'exécution, en munissant toutes les surfaces. de roule ment: axes centraux, galets, cercles élasti ques, de stries transversales, droites, héli coïdales ou à chevrons, stries qui pourraient être très simplement et très économiquement obtenues par moletage avant trempe.
Elles sont employées avantageusement dans tous :les -cas où le rapport des vitesses ,primaire et secondaire, devrait être mainte nu rigoureusement fixe.
Les fig. 6, 7, 8 et 9 montrent une troi sième forme d'exécution comportant un dis positif destiné à obtenir l'adhérence des or ganes ronds, non @denté's, à mouvement ;pla nétaire avec leurs :chemins de roulement (et, par conséquent, à assurer l'entraînement des diverses parties du .système) par un effet -de réaction de la résistance à vaincre et.
cela., dans des conditions telles que l'adhé rence :obtenue soit toujours et automatique- proportionnelle à cette résistance. L'arbr,e primaire 15 est supporté par le roulement ;i billes 34 et .par la .butée à billes 38 laquelle s'oppose à son recul dans le isiens du mo teur.
Du côté de l'intérieur de l'appareil, l'arbre primaire se termine par un plateau 37 qui porte quatre doigts 39, venant s'en gager dans les trous d'axe de quatre roule ments à billes 40 .disposés en couronne, op posés deux à deux et frettés d'un anneau 41. en demi-tore de sorte que chaque roule ment 40 constitue avec son anneau 41 une sorte de galet sphérique.
Lesdits galets pos sèdent quatre points de contact avec leurs chemins de roulement: le :premier avec la partie 42 du chemin de roulement extérieur, cette partie étant fixe, en ce sens qu'elle est butée vers l'arbre moteur par une saillie de couvercle-flasque 13 qui ferme de ce côté le carter 12, renfermant haut le système, le se cond avec la partie 43 du chemin de roule ment extérieur, cette partie étant mobile, en ce qu'elle peut s'écarter ou se rapprocher plus ou moins du chemin de roulement 42;
mais les parties 42 et 43 du chemin de rou lement extérieur ne peuvent tourner; elles en sont empêchées par un certain nomhre,de In,orrjons (trois au moins .sur le pourtour du chemin circulaire de roulement) implantés dans les bagues fixes d'écartement 44.
Ces goujons immobilisent le ahomin de roule ment extérieur, au point de vue de la rota tion tout en laissant à la partie 43 un cer tain jeu clans le sens longitudinal. Le troi sième et le quatrième .points de contact des galets sphériques 36 ont lieu avre.c le, chemin de roulement intérieur qui comprend deux parties: une pièce 45 faisant corps avec l'axe central 45a. autour duquel ils effectuent leur mouvement planétaire, et une pièce 46 en forme do douille qui enveloppe en partie l'axe central.
Ces deux pièces sont montées concentriquement; l'axe central 45a ne peut r1 avancer, ni reculer dans .le sens longitu- clïnal, à cause de butées à billes 47 inter posée.s entre lui et le plateau 37; la douille !6 grâce à un ergot 48 est solidaire de l'axe central 45a. au point. de vue de la rotation. mais elle possède, par rapport à ce dernier, un léger jeu clans le sens longitudinal.
Vers l'arrière du système, c'est-à-dire -du côté op- podi à l'arbre primaire, la pièce 46 s'épa nouit en un plateau 49 lequel est mis en contact avec la partie 43 du chemin de rou- lenient extérieur non rotatif et ,peut même transmettre à cetto @dernièrn une pression par l'intermédiaire de la couronne de billes 50.
En arrière,du plateau 49 et monté comme lui. concentriquement à l'axe central, se trouve un :autre plateau 371 semblable au plateau 37 et, .pour tout le reste semblable- ment disposé.
Entre les deux plateaux 49 et <B>371</B> se trouve une couronne de billes 51 les quelles ne possèdent pas de chemin de rou lement circulaire continu, mais sont logées dans une série de six alvéoles 52 (fig. 8 et 9) pratiquées symétriquement en regard les unes des autres dans chacun des deux pla teaux 49 et 371 sur les faces opposées l'une a, l'autre. L'écart ménagé entre les deux pla teaux est tel qu'une des billes 51 trouve exac tement sa place dans la .partie la plus pro fonde, de l'espace formé par deux alvéoles se faisant vis-à-vis.
Dans ces conditions, on peut observer que le mouvement de rotation d'un des plateaux ne peut se produire sans entraîner soit la rotation de l'autre, soit. le recul dudit plateau car, par suite du déplace- nient relatif, chaque bille ne trouvant plus sa place dans le creux maximum des al- véoles, à cause de la pente cle celles-ci, force les plateaux à s'écarter.
Ce mouvement de recul, exclusivement subi par le plateau 49 qui seul peut se déplacer longitudinalement,, est transmis directement à la douille 46 qui rail; corps avec le plateau 49, et indirecte- in(si)t, par l'intermédiaire de la couronne de billes 50 fermant butée, à la partie 43 .du cliernin de roulement extérieur. C'est ce dis positif qui assure automatiquement, @coimme il a, été dit plus. haut, l'adhérence des galets et (le leurs chemins de roulement, toujours proportionnelle à la résistance à vaincre.
Les plateaux 3'71 et 27= remplissent, à l'égard de deux autres groupes de galets le même rôle que le plateau 37 dans le dispositif qui vient d'être exposé. Les mêmes organes, sembla blement disposés et portant les mêmes nu- rnérotages (sauf les indices 1 et =) se retrou vent dans ce deuxième et ce troisième groupe, et agissent de la même manière, chaque groupe multipliant (comme dans les deux formes d'exécution précédemment dé crites), la vitesse préala=blement obtenue par le taux propre de multiplication de chaque groupe.
Pour une série de trois groupes, la multiplication globale sera donc de !hl" (M étant le taux initial); cette vitesse est en fin de compte transmise par le plateau 373 auxi liaire à l'.arbr@e .secondaire 19 supporté par le roulement 341 et la butée à billes 381, la quelle s'oppose au recul .dans le sens opposé à celui de l'arbre primaire moteur.
Tous ces dispositifs .agiraient de même, irais en sens inverse, si l'appareil était em ployé comme réducteur de vitesse; l'arbre 19 devenu arbre primaire moteur transmettant à l'arbre 15 sa vitesse réduite suivant le taux global de réduction réalisé par le système.
Enfin les fig. 10, 11, 12, 13 et 14 représen tent un dispositif spécialement étudié .en vue de la commande -des hélices d'aviation. La réduction ou la multiplication est obtenue sans emploi d'engrenages ni d'axes intermé diaires, l'hélice se trouvant montée directe ment sur le prolongement de l'arbre du mo teur.
Il ne s'agit plus ,d'obtenir un taux élevé de rédue:ti.oir ou de multiplication, tel que les 50-100-125 pour 1, réalisés dans les exemples précédents; des taux de 2, 2,5 ou 3 pour 1 suffiraient pour donner à une hé lice une vitesse de 800 à 1000 tours, au plus, avec un moteur tournant à des vitesses de 2000 ou 3000 tours.
Tout l'ensemble est renfermé dans un carter en deux pièces 52 et 53, réunies en 54 par une couronne de vis 55. Ce carter pré sente intérieurement plusieurs saillies. dres sées sur lesquelles viennent s'appuyer les di verses pièces énumérées ci-après.
L'arbre 56, qui sera moteur s'il s'agit d'une multiplication, est supporté par le rou lement à billes 57 -et par la butée à billes 58 qui s'oppose à son recul dans le sens du mà- teur, présente en 59 un épanouissement en forme de plateau circulaire, dont la fig. Il montre la vue de face.
Sur le pourtour du dit ;plateau, sont pratiquées huit cavités cy lindriques 60, dont chacune sert de logement à un :ensemble composé de deux roulements à billes ordinaires 61 et 62 par le centre des quels passe un axe 63, dont un épaulem,ent 64 s'appuie sur la face externe de la cou ronne intérieure @du roulement 61; une ba gue intermédiaire 65 maintient l'écartement des deux roulements et le serrage de l'en semble est assumé par un .bouchon à épaule ment 66 s'appuyant sur la face externe du roulement à billes 62 et par la vis 67 qui réunit le tout.
Cette vis est excentrée pour éviter qu'aucun desserrage puisse se pro duire du fait de la rotation, quel qu'en soit le sens. Chacun,des axes 63 .au delà de son épaulement 64 ci-dessus mentionné, s'épa nouit en .un galet sphérique 68; la face in terne du plateau 59 présente donc ainsi comme une couronne de huit de ces galets, servant d'organes rands, non dentés et à mouvement planétaire (fig. 10 et 12).
Chaque galet 68 possède quatre points de contact avec ses chemins de roulement; le premier avec la ,partie 69 -du chemin de rou lement circulaire extérieur, cette partie étant fixe, en ce sens qu'elle est butée :du côté de l'arbre moteur, à une saillie inté rieure du carter 52; le second avec la partie 70 :du raclement circulaire extérieur, cette partie étant mobile en ce qu'elle ;peut se rap procher ou s'écarter plus ou moins du cer cle 69.
Par contre, les deux parties du che min de roulement extérieur ne peuvent tour ner; elles en sont empêchées par la présence pour chaque cercle, de trois vis équidistantes qui, traversant la paroi du carter 52, viennent s'engager dans des trous borgnes correspon- dants pratiqués dans les cercles 69 et 70; une de ces vis seulement .par cercle .est visible sur .le dessin en 71 et 71I. Les troisième et.
quatrième points :de contact des galets 68 ont lieu avec le chemin de roulement intérieur comprenant une partie 72 solidaire de l'axe central 74, dont son tourillon 75 s'engage clans une cavité correspondante 76 pratiquée à l'extrémité de l'arbre porte-hélice '77.
La deuxième partie, 73 -du chemin,de rou lement intérieur en forme de douille enve loppant partiellement l'axe central 74 fait corps avec un plateau 78 qui fait lui-même partie d'un ensemble, dont la fig. 13 ,mon tre une vue dans le sens longitudinal et la fig. 14 une vue de face du contre-plateau 79. L'axe central 74 ne peut se .déplacer dans le sens longitudinal du côté du plateau 59 de l'arbre 56; son mouvement est limité par la butée à billes 80; @du côté de l'arbre 77 la tranche extrême du tourillon 75 porte sur le fond de la cavité 76.
Le plateau 78, peut glis ser longitudinalement sur l'axe central 74, trais il ne peut tourner qu'avec lui grâce à la clavette 81. Le contre-plateau 79 monté, en regard -du plateau 78, sur l'extrémité de l'ar bre 77, ne peut ni avancer, ni reculer, ni tourner sur cet arbre sans l'entraîner dans son mouvement;
il en est empêché par les trois clavettes prisonnières 82 (fig. 14), qui, traversant trois mortaises .pratiquées dans la paroi de la cavité 76 et introduites par l'in térieur de celle-ci, avant l'enfoncement du tourillon 75, viennent s'engager dans trois logements ménagés dans la douille du con- tre-plateau 79 et ne ,permettent qu'un léger déplacement longitudinal de 1 rn.m environ.
Chacune des faces du p1at_aau 78 et -du con- tre-plateau 79 qui se trouvent en regard l'une de l'autre portent une courone de douze alvéoles 83. L'écart ménagé entre les deux plateaux est tel qu'une bille 84 trouve exactement sa place dans la partie la plus profonde de l'espace formé par deux alvéoles se faisant vis-à-vis. Dans ces -conditions, on peut ôbserver que le mouvement, @de rotation d'un des plateaux ne peut se produire sans entrainer soit la rotation de l'autre, soit le recul dudit plateau.
Le contact et l'adhé rence initiale des chemins de roulement 70 et 73 sont assurés par l'intermédiaire des plateaux 78 et 79 et des couronnes de billes 84 et 841 par la pression du ressort 85, lequel s'appuie sur la face interne de la bague in- térieure du roulement à billes 571 qui sup porte l'arbre porte-hélice 77. Ce dernier est aussi maintenu et empêché de se déplacer longitudinalement vers l'avant par la butée. à billes 86 appuyée sur la bague intermé diaire 871 qui remplit du côté de l'arbre 77, le même rôle que la. bague intermédiaire 87 du côté de l'arbre moteur 56. Une embase 88 sert d'appui au roulement 571.
Tous les éléments constitutifs de ce dispositif spécia lement appliqué aux hélices :d'aviation étant maintenant énumérés et décrits, et leurs emplacements respectifs indiqués, il est fa cile de se rendre compte du fonctionnement de l'appareil: Si le dispositif doit fonctionner comme réducteur, l'arbre 77 est moteur.
Lorsque le moteur se met en mouvement, sa vitesse transmise par les éléments d'arbre 77, 75, 74 aux parties 72 et 73 du chemin de roule ment intérieur est communiquée par celles ci .aux galets satellites<B>6S</B> et, par conséquent, au ,plateau 59, dont ils sont solidaires, et par lui à l'arbre 56, avec une réduction de 1/, clans le cas représenté.
Le plateau 79 est d'abord entra;îné alors que 78 oppose une résistance au @mouvement;. mais nous avons vu que, par le jeu :de billes 84 Clans leurs alvéoles 83, le moindre déplacement relatif du plateau 79 par rapport .au tantre-plateau 78 provoque un recul ,de ce -dernier vers les galets 68; ce recul subi directement par la partie 73 du chemin de roulement intérieur et. transmis à la partie 70 du chemin de rou lement extérieur par la couronne de billes 841,a pour effet d'augmenter l'adhérence ,des chemins .de roulement et des galets, ,et cela d'autant plus énergiquement que la résistance est plus forte.
Le jeu de ce dispositif -a donc pour effet, comme dans ceux qui sont représentés fig. 6 à 9, de procurer automatiquement une ad hérence entre les galets et leurs chemins de roulement, toujours proportionnée à la ré sistance à vaincre; l'entrainement se trouve donc assuré quelle que soit la résistance et tout en conservant la douceur, due à l'ab- sente de tout ichoc, qui caractérise les trans missions de mouvement par friction -et roule ment, sans engrenage.
Il y a lieu .de faire remarquer que le dispositif ci-dessus .décrit, ne peut fonctionner qu'à la condition que le carter 52--53 soit immobilisé par rapport aux arbres<B>56</B> ,et 77 -et rendu, par exemple, solidaire -du moteur.
Comme multiplicateur, le dispositif peut être utilisé, par exemple, à la commande des ventilateurs, ides machines à meuler et à polir, des dynamos (par moteurs à marche lente), des écrémeuses, essoreuses, sirènes; cil aviation, à la rotation rapide des hélices saris qu'il soit nécessaire d'exiger des mo teurs une vitesse,exa@g.érée; pour le lancement purement mécanique des -projectiles, il per mettra de réaliser pratiquement la mitrail leuse centrifuge à grand .débit et à action continue.
Gomme réducteur il est utilisable, par exemple, à la construction des appareils de lavage, vérins, crics, palans etc. à la com mande de tous organes mécaniques par ino- i.eu@s à marche rapide: -dynamos, moteurs à explosion, turbines etc., dont la vitesse doit être considérablement réduite.
I:1 réaliserait une solution parfaite de la réduction de vitesse dans les turbomoteurs: turbines à vapeur, à gaz etc.