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" Mode de fixation d'organes sur des arbres rotatifs "
La présente invention concerne un mode de fixation do roues, d'induite do dynamos, do rotors, de cames, d'hélices, de ventilateurs, etc... sur des arbres tournants , mode au moyen duquel un serrage automa- tique de la fixation est provoqué par l'augmentation du couple. Cette fixation peut être utilisée pour remplacer les clavettes, goupilles, systèmes de fixation par cône et autres procédés semblables connus dans la fixation des arbres.
Le procédé en question consiste à donner à la
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partie alésée de la pièce (un rotor par exemple) à fixer sur l'arbre, un diamètre un pou plut] grand quo celui do l'ar- bre, de façon à laisser un espace cylindrique concentri- que entre l'arbre et le rotor. On remplit ensuite ce jeu cylindrique au moyen de segments minces superposés cons- titués chacun par deux éléments courbes en forme de coins s'adaptant l'un sur l'autre de façon que l'extrémité mince d'un élément corresponde à l'extrémité épaisse de l'autre, le segment qui en résulte ayant une épaisseur totale uniforme égale ou très peu inférieure à celle de l'espace cylindrique laissé entre l'arbre et le rotor.
On introduit ensuite ces segments doubles circulaires en forme de coins, l'un touchant l'autre, de façon à remplir complètement le jeu cylindrique restant entre l'arbre et le rotor.
Les faces de contacts entre le rotor et l'arbre d'une part et les segments d'autre part, sont corrodés à l'aide d'un acide, dépolies ou comportent de très petites stries de façon à augmenter le coefficient de frottement, tandis que les faces internes de glissement entre les deux éléments de chaque segments sont polies, étamées ou hui- lées de façon à réduire le coefficient de frottement. On donne aux segments une courbure initiale telle que, lors- qu'ils sont mis en place, les éléments extérieurs épousent exactement la forme du rotor et les éléments intérieurs
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celle de l'arbre.
On conçoit que lorsqu'on cherche à le faire tourner dans un sens, le rotor pourra tourner librement sur l'arbre, tandis que dans l'autre sens il se bloquera énergiquement. Plus le rotor sera entraîné dans le sens du blocage, plus le serrage sera énergique. Pour le débloquer, il suffira de faire tourner à force le rotor et l'ar bre en sens inverses. Le blocage se produit à cause de la tendance des éléments en forme de coins à glisser l'un sur l'autre. Pendant ce mouvement une très grande pression est développée radialement entre le rotor et l'arbre. et elle assure un serrage parfait qui augmente avec le couple et rend ainsi impossible tout glissement .entre le rotor et l'arbre.
Pour assurer le maintien de'.la. position concenthique entre l'arbre et le rotor après le blocage, deux bagues de position peuvent être montées dans l'espace cylindrique, de chaque côté de l'espace annulaire rempli par les segments de blocage.
Le dispositif ci-dessus convient bien pour fixer des poulies, rotors, et des pièces quelconques soumises à un couple dans un sens, le couple agissant en sens inverse étant relativement faible (les volants de moteurs à essence, les commandes de magnétos, les poulies, les cylindres de laminoirs, les accouplements entre deux arbres de transmission montés sur une même ligne, etc..par exemple)
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Si t'on désire transmettre un couple dans.les deux sens, on peut utiliser deux jeux de segments voi- sins mais distincts, se bloquant dans des sens opposés.
Dans ce cas le blocage se produit dans les deux sens, mais il sera impossible de débloquer à moins que des dis- positifs appropriés ne permettent ce déblocage. Un moyen simple consiste à utiliser deux rotors distincts
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boulorm6u l'un aur l'autre ot ao h7onu n dlU10 rloo 90no opposés. Pour débloque?, il suffit d'enlever les.boulons par lesquels les deux parties du rotor sont assemblées, puis de débloquer chaque partie séparément.
L'angle des coins de blocage doit être petit ; une inclinaison d'environ 1/40 par exemple convient bien. L'épaisseur des segments sera par exemple
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égale ou inf6riouro à 1/'-'0 du diamètre do 1.' fil'bro, oo qui permet de faire facilement ces segments en partant de feuilles de tôle planes.
Un procédé avantageux pour la fabrication de ces segments consiste à meuler des bandes de tôle rectangulaires droites et planes de façon à leur donner une section triangulaire avec une inclinaison d'environ 1/40. On cintre ensuite ces bandes au.moyen d'outils appropriés jusqu'à ce qu'elles aient la forme circulaire.
Les bandes peuvent être en acier ou autre métal ou matière quelconque,par exemple en fibre, ébonite
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ou celluloïde. Lorsqu'elles sont faites en matières relative- ment tendres, ce procédé de fixation constitue un disposi- tif de sûreté contre les surcharges des arbres, les bandes étant broyées en cas de surcharge sans que les autres pièces soient endommagées.
Au dessin ci-joint on a représenté à titre d'exemple non limitatif plusieurs formes'de réalisation de l'objet de l'invention.
Dans ce dessin : fig. 1 et 2 sont respectivement des coupes longitudinale et transversale correspondant à l'utilisation de deux segments; fig. 3 et 4 sont des vues semblables comportant utilisation de deux paires de segments; fig. 5 est une variante comportant deux paires de segments combinés avec des clavettes; .fig. 6 représente en coupe un dispositif de
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:±,:1:)\:141.1011 r10111:110, à 111t'Ptte. rl 14 tH! Itit2 l1olUt. aens do r'uLt>L1UI1.
Dans les fig. 1 et 2,1 est un arbre rotatif,2 est le corps destiné à être fixé sur l'arbre 1, qui sera appelé le rotor, pour plus, de commodité. Un jeu est laissé entre l'arbre et le rotor et ce jeu est rempli par deux corps concentriques incurvés et en forme de coins 3,4 sadaptant l'un à l'autre de façon à former une enveloppe cylindrique d'épaisseur uniforme égale ou un
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peu inférieure à celle du jeu, les deux extrémités épaisses de ces corps se touchant comme le montre le dessin. Les faces externes de ces corps sont rendues rugueuses ou traitées de toute autre façon afin d'augmen- ter le frottement entre elles et l'arbre ou le rotor, tandis que leurs faces de contact sont lisses' et peuvent être traitées au moyen d'un lubrifiant, de façon à réduire le frottement le plus possible.
Le dessin montre des anneaux ou colliers 5 et 6 montés de chaque côté des coins et dont l'utilisation car facultative. Con anneaux ou colliers s'appliquent sur le rotor et sur l'arbre de façon à remplir le jeu et servent de pièces de position pour maintenir l'arbre et le rotor concen- triques. Il est évident que si l'on fait tourner l'arbre dans le sens de la flèche, le couple agissant sur le ro- tor en sens inverse, les coins tendent à glisser l'un sur l'autre de façon à augmenter le serrage.
Les fig. 3 et 4 sont des vues semblables aux fig. 1 et 2 et montrent une variante comportant deux ppires de pièces en forme de coins, chaque paire occupant la moitié du pourtour de l'arbre. Cette disposition et son effet se comprennent sans autres explications. On peut utiliser un nombre quelconque de paires de coins semblables suivant la grandeur des pièces.
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Dans la fin. 3 lob a.t1110tlUj(: 1 ,0\1 aa7,a ,arw ot 6 @
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font-corps avec l'arbre, mais cette variante n'est représen- tée qu'à titre d'exemple et les colliers peuvent être rapportés comme dans les fig. 1 et 2.
La fig. 5 montre une variante par laquelle on obtient une sûreté absolue'contre le glissement. Dans cette variante les extrémités épaisses des coins 3 et 4 viennent buter contre Ses clavettes 7 et 8 logées dans des rainures pratiquées dans lerotor et dans l'arbre.
La fig. 6 est une coupe longitudinale d'une va- riante comportant deux jeux de coins pour bloquer le ro- tor'dans les deux sens de rotation relative sur l'arbre. Cette figure montre deux jeux de coins ayant la même forme que ceux des fig. 1 et 2, montés en sens inverse et cons- titués chacun par une seule paire de coins, bien que le nombre de paires de chaque jeu puisse être quelconque.
La,paire de coins 31 et 41 se bloque lorsque l'arbre tourne dans le sens de la flèche, fig.l ,et la paire 32 et 42 se bloque dans le sens opposé. Pour qu'il soit possible de séparer les pièces, le rotor est de préférence fait en deux pièces 11 et 12 maintenues assemblées au moyen de boulons 13, de la façon représentée. Après avoir retiré les boulons, on peut enlever séparément chacune des parties du rotor en les faisant tourner à force en sens inverse de celui dans lequel les coins tendent à se serrer.
Les procédés décrits ci-dessus de / fixation. de
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rotors sur des arbres peuvent être utilisés lorsqu'il s'agit de poulies fendues ou autres corps analogues, dont les parties sont divisées longitudinalement par rapport à l'arbre sur lequel elles sont montées et assemblées par des boulons comme d'habitude. Les bandes en forme de coins ont,pour effet de rétablir automatiquement le serrage entre l'arbre et la poulie lorsque les boulons d'assemblage ne sont pas suffisamment serrés au moment de l'assemblage des deux moitié?- de la pièce sur l'arbre. Dans le cas du dispositif double représenté par la fig. 6, il n'est naturellement pas nécessaire de diviser la poulie transversa- lement.
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"Method of fixing parts to rotating shafts"
The present invention relates to a method of fixing wheels, armatures of dynamos, rotors, cams, propellers, fans, etc. on rotating shafts, by means of which automatic tightening of the shaft. fastening is caused by increased torque. This fastener can be used to replace keys, pins, cone fastening systems and the like known in fastening shafts.
The process in question consists of giving the
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bored part of the part (a rotor for example) to be fixed on the shaft, a diameter a little larger than that of the shaft, so as to leave a concentric cylindrical space between the shaft and the shaft. rotor. This cylindrical clearance is then filled by means of superimposed thin segments each consisting of two curved wedge-shaped elements which fit one on the other so that the thin end of one element corresponds to the end. thick on the other, the resulting segment having a uniform total thickness equal to or very little less than that of the cylindrical space left between the shaft and the rotor.
These double circular wedge-shaped segments are then introduced, one touching the other, so as to completely fill the cylindrical clearance remaining between the shaft and the rotor.
The contact faces between the rotor and the shaft on the one hand and the segments on the other hand are corroded with an acid, frosted or have very small ridges so as to increase the coefficient of friction, while the internal sliding faces between the two elements of each segment are polished, tinned or oiled so as to reduce the coefficient of friction. The segments are given an initial curvature such that, when they are put in place, the outer elements exactly match the shape of the rotor and the inner elements
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that of the tree.
It will be appreciated that when one seeks to make it turn in one direction, the rotor will be able to turn freely on the shaft, while in the other direction it will be blocked energetically. The more the rotor is driven in the blocking direction, the more forceful the clamping will be. To unlock it, all you have to do is force the rotor and the shaft to turn in opposite directions. Blocking occurs because of the tendency of wedge-shaped elements to slide over each other. During this movement a very great pressure is developed radially between the rotor and the shaft. and it ensures perfect tightening which increases with the torque and thus makes any sliding between the rotor and the shaft impossible.
To ensure the maintenance of. concenthic position between the shaft and the rotor after locking, two position rings can be fitted in the cylindrical space, on either side of the annular space filled by the locking segments.
The above device is well suited for securing pulleys, rotors, and any parts subjected to torque in one direction, the torque acting in the opposite direction being relatively low (gasoline engine flywheels, magnet controls, pulleys , rolling mill rolls, couplings between two transmission shafts mounted on the same line, etc. for example)
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If you want to transmit a torque in both directions, you can use two adjoining but separate sets of segments, locking in opposite directions.
In this case the blocking occurs in both directions, but it will be impossible to unblock unless suitable devices allow this unblocking. A simple way is to use two separate rotors
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boulorm6u one at the other ot ao h7onu n dlU10 rloo 90no opposites. To unlock ?, just remove the bolts by which the two parts of the rotor are assembled, then unlock each part separately.
The angle of the blocking corners should be small; an inclination of about 1/40 for example is suitable. The thickness of the segments will be for example
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equal to or less than 1 / '-' 0 of the diameter do 1. ' fil'bro, oo which allows to easily make these segments starting from flat sheets of metal.
An advantageous method for the manufacture of these segments consists in grinding straight and flat rectangular sheet metal strips so as to give them a triangular section with an inclination of about 1/40. These strips are then bent using suitable tools until they have a circular shape.
The bands can be made of steel or any other metal or material, for example fiber, ebonite
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or celluloid. When made from relatively soft materials, this fastening process provides a safety device against overloading the shafts, the strips being crushed in the event of overloading without damaging the other parts.
The accompanying drawing shows, by way of nonlimiting example, several embodiments of the object of the invention.
In this drawing: fig. 1 and 2 are respectively longitudinal and transverse sections corresponding to the use of two segments; fig. 3 and 4 are similar views comprising the use of two pairs of segments; fig. 5 is a variant comprising two pairs of segments combined with keys; .fig. 6 shows a sectional view of a
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: ±,: 1:) \: 141.1011 r10111: 110, at 111t'Ptte. rl 14 tH! Itit2 l1olUt. aens do r'uLt> L1UI1.
In fig. 1 and 2,1 is a rotating shaft, 2 is the body to be fixed to the shaft 1, which will be called the rotor, for convenience. A clearance is left between the shaft and the rotor and this clearance is filled by two concentric curved bodies and in the form of wedges 3,4 adapting to each other so as to form a cylindrical envelope of equal uniform thickness or a
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slightly lower than that of the game, the two thick ends of these bodies touching as shown in the drawing. The outer faces of these bodies are roughened or otherwise treated in order to increase the friction between them and the shaft or rotor, while their contact faces are smooth and can be treated with water. lubricant, so as to reduce friction as much as possible.
The drawing shows rings or necklaces 5 and 6 mounted on each side of the corners and whose use is optional. These rings or collars are applied to the rotor and the shaft to fill the clearance and serve as position pieces to keep the shaft and rotor centered. It is obvious that if the shaft is rotated in the direction of the arrow, the torque acting on the rotor in the opposite direction, the wedges tend to slide over each other so as to increase the tightening. .
Figs. 3 and 4 are views similar to FIGS. 1 and 2 and show a variant comprising two ppires of wedge-shaped pieces, each pair occupying half of the perimeter of the shaft. This provision and its effect are understandable without further explanation. Any number of pairs of similar wedges can be used depending on the size of the rooms.
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In the end. 3 lob a.t1110tlUj (: 1, 0 \ 1 aa7, a, arw ot 6 @
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form an integral part of the tree, but this variant is shown only as an example and the collars can be attached as in fig. 1 and 2.
Fig. 5 shows a variant by which absolute safety against sliding is obtained. In this variant, the thick ends of the wedges 3 and 4 abut against its keys 7 and 8 housed in grooves made in the rotor and in the shaft.
Fig. 6 is a longitudinal section of a variant comprising two sets of wedges for locking the rotor in both directions of relative rotation on the shaft. This figure shows two sets of wedges having the same shape as those of FIGS. 1 and 2, mounted in reverse order and each made up of a single pair of wedges, although the number of pairs in each set may be arbitrary.
The pair of wedges 31 and 41 lock when the shaft rotates in the direction of the arrow, fig.l, and the pair 32 and 42 lock in the opposite direction. In order to make it possible to separate the parts, the rotor is preferably made in two parts 11 and 12 held together by means of bolts 13, as shown. After removing the bolts, each part of the rotor can be removed separately by turning them forcibly against the direction in which the wedges tend to tighten.
The methods described above of / fixing. of
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rotors on shafts can be used when it comes to slotted pulleys or the like, the parts of which are divided longitudinally with respect to the shaft on which they are mounted and assembled by bolts as usual. The wedge-shaped bands have the effect of automatically re-establishing the tightening between the shaft and the pulley when the assembly bolts are not sufficiently tightened when assembling the two halves of the part on the tree. In the case of the double device represented by FIG. 6, it is of course not necessary to divide the pulley transversely.