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REDUCTEUR ET MULTIPLICATEUR DE VITESSE A TRAINS PLANETAIRES FLOTTANTS ET A REEQUILIBRAGE AUTOMA- TIQUE, APPLICABLE AUX :PALANS AINSI QU'A TOUS EN-
GINS DE LEVAGE ET DE TRANSPORT AERIENS OU AUTRES .
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ formée par
Monsieur Lambert WERA.
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Si des rendements énormes ont été obtenus, en bien des cas, dans les mécanismes réducteurs de vitesse(emploi déroulements à billes et à rouleaux etc.) il faut conve- nir que. pour réaliser la haute précision des engins mo- dernes, on a dû recourir à des alliages très coûteux pour donner les grandes résistances nécessaires.
Or* la présente invention a pour objet un réducteur de rendement encore accrû, et de prix coûtant inférieur, comparativement à ceux déjà connus. four aboutir à ce rendement, le nouveau réducteur emploie des engrenages droits à profil de denture générée, permettant l'utilisation de dentures qui peuvent être brutes de fonderie si elles ont été bien établies. En outre il satisfait à la logique du fait de supprimer tous paliers, roulements à billes et autres.
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Il emploie des pignons libres de se déplacer dans . un plan perpendiculaire à leur axe, de façon à conser- ver une liberté relative tout en établissant un équilibre parfait et absolu entre trois points de circonférence: résultat obtenu par une succession de couples dont le nombre est proportionnel à l'effet recherché. Chacun de ces couples est constitué par un pignon central moteur, trois pignons satellites intermédiaires, ayant leurs pi- vots solidaires d'un triangle équilatéral* et une couron- ne fixe, à denture intérieure, sur laquelle les satellites prendront appui. L'équilibre de ces couples s'établit par la réaction des points de contacts des cercles primitifs.
Pour obtenir l'équilibre absolu par les réactions,le cou- ple est ainsi conçu : Le pignon central moteur reste en liberté relative par la légère flexion de son arbre mo- teur, ayant une certaine longueur: ceci lui permet de s'équilibrer automatiquement entre les trois satellites qu'il commande, Dans l'application de plusieurs couples semblables commandés par un pignon fixe solidaire du premier triangle on a trois satellites maintenus équidis- tants par les pivots d'un second triangle libre aussi de se déplacer dans les plans perpendiculaires à son axe.
Ne pouvant toujours donner au pignon moteur un arbre as- sez long pour lui permettre les déplacements qui doivent réaliser l'égalisation de l'effort transmis à ces trois satellites, la présente invention remplace cet arbre par un joint disposé entre le premier triangle et le deuxième pignon moteur; ceux-ci peuvent effectuer ainsi tous-les déplacements dans un plan perpendiculaire à leur axe.
Le dernier couple commandé par un pignon également libre de se déplacer, commande 3 satellites tournant sur les pivots d'un triangle également équilatéral en prenant appui sur une couronne dentée solidaire également des autres couronnes et du cylindre ou de la poulie etc.
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Ce dernier triangle étant fixe, les trois derniers satellites en tournant actionnent la couronne qui tourne à la vitesse finale résultante du rapport total,
Toutes ces dentures peuvent s'exécuter avec un cer- tain jeu, malgré lequel on a toujours une marche silencieu- se grâce au fait que les pignons de centre n'ont jamais un nombre de dents multiple de trois outre que les trois pignons satellites sont décalés d'un tiers de dent par rapport l'un à l'autre; de plus il y a pour chaque couple 6 points de contact pour la répartition des efforts en un roulement doux, et aussi régulier que dans le cas d'un engrenage à vis hélicoidale d'autant plus que les pignons et les satellites, ainsi qu'il est dit ci-dessus, sont li- bres de prendre automatiquement leur point d'équilibre absolu.
Cette invention a été représentée à titre d'exemple par les dessins annexés, savoir:
Figure 1, vue d'un ensemble de trois groupes réduc- teurs.
Figure 2, vue en élévation de l'agencement de fin de course adopté.
Figure 3,vue en coupe de profil, de cet agencement de fin de course.
Figure 4. vue de détail des boulons à glissement dans les rainures d'un engrenage de cet agencement de fin de course.
Figure 5, vue de face avec vue de profil d'une des bu- tées qui .coopèrent avec ces boulons.
Figure 6 qui est une vue en coupe du jeu de groupes réducteurs adjoint d'un controller à renversement de mar- che montre aussi en coupe des cables de levage, ainsi que le moteur M.
Considérant la figure 1, l'on peut voir la grande longueur donnée 4 l'arbre moteur 1 qui part du roulement
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à billes A, ceci dans le but de lui assurer la flexibilité nécessaire. Le pignon central 1 fait corps avec cet arbre 1 et ce dernier est complètement libre de se déplacer dans tous les plans perpendiculaires à son axe, grâce à la susdite flexibilité. On a, dans un premier groupe réducteur le pi- bo ng 1 qui engrène avec les trois satellites 2, leur trans- met donc son mouvement,et les fait tourner en sens inverse du sien. La denture de ces satellites appuie sur celle de la couronne dentée 3 qui est solidaire du cylindre ou du tambour de l'engin de transport ou de levage. Il s'ensuit que la ro- tation des pivots s'opère en sens inverse du sien, c'est à dire qu'ils tournent dans le même sens que le pignon 1.
Les trois pivots des satellites formant corps avec la pièce 4 obligent celle-ci à tourner ; ce faisant elle sè visse sur le filetage d'une pièce 6 tout en comprimant, entre la pièce 4 et la pièce 6, un plateau à rochet 5 avec les deux rondelles de ferodo F et f dont ce plateau est garni, à destination du frein qui sera décrit plus loin. Ce serrage bloque ensemble les pièces 4 et 6 qui se mettent ainsi à tourner dans le même sens.
Le même cycle.se reproduit à un second groupe réducteur qui fait suite à celui venant d'être exposé; la pièce 6 tour- nant dans le même sens que le pignon 1, Le pignon de la pièce 6 entraîne les trois satellites intermédiaires 7 en sens in- verse; et ceux-ci, prenant appui sur la couronne dentée 8(en analogie avec le groupe précédent) les pivots des satellites qui sont solidaires du triangle équilatéral ayant ses sommets sur la pièce 9 font prendre à ce triangle un mouvement'.rota- toire de même sens que celui de 1, et grpe auquel ce triangle 9 transmet sa rotation au pignon 11 en passant par l'intermé- diaire d'un joint articulé 10.
Dans oe dernier on a pratiqué par fraisage deux rainures, de part et d'autre, en décalage de 90degrés, l'une s'emboîtant dans la pièce 9 et l'autre dans la pièce 11 qui est le pignon central du troisième groupe
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réducteur. L'on a prévu l'interposition de ce joint pour permettre au triangle équilatéral 9 et au pignon 11 de bou- ger l'un par rapport a l'autre dans tous les plans perpendi- culaires à leurs axes; ceci a pour but le centrage et la ré- partition automatiques de leurs efforts en trois points cha- cun' savoir: pour le triangle 9, entre les trois points d'en- grènement de ses satellites dans la denture de la couronne 8;
c'est ainsi que l'on obvie à l'effet des irrégularités toujours possibles dans les dentureset, résultat important chacune des dents transmet un effort égal; le déplacement s'effectue dans le premier triangle grâce à la flexibilité assurée à l'arbre par la longueur qu'on lui a donnée.
Ce pignon 11 ( soit donc le pignon central libre du trian- gle 14)tourne dans le même sens que le pignon 1 et fait pren- dre aux trois satellites 12 un mouvement rotatoire de sens contraire au sien.
A partir d'ici, l'on voit cesser la similitude complète des trois groupes réducteurs, car, dans l'exemple ici présenté avec vue de trois groupes successifs le troisième triangle 14 est fixe et solidaire du carter 15 qui sert d'enveloppe au mécanisme. Dans ces conditions, au lieu de prendre appui sur la couronne dentée 13 pour faire tourner ce triangle 14 les trois satellites la prennent appui surles pivots du trian- gle 14 en sorte de transmettre leur rotation, cette fois,en sens inverse à la couronne dentée 13 par rapport au sens de rotation du pignon 1. C'est ce qui forme le cylindre (ou le tambour) solidaire des entures 38 et 13, à prendre un mou- vement de rotation plus ou moins rapide, suivant les rapports entre les pignons et la couronne auxquels on a donné le choix.
L'autre couvercle du carter est désigné par 16, et le bâti de l'appareil est désigné par 17 dans cette vue d'ensem- ble où la figure 1 montre ces trois groupes successifs,
Il va sans dire que l'on pourrait adopter un nombre plus grand ou plus petit de ces groupes réducteurs ou multiplica- teurs et qu'il en est de même pour toutes leurs proportions @
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lesquelles sont susceptibles d'une grande diversité suivant les efforts, la vitesse etc à transmettre, c'est à dire sui- vant les cas qui se présentent. Le mécanisme est complété par un fin de course très ingénieux bien que très simple, réglable et d'action infaillible. Il est représenté par les figures 2,3,4 et 5.
C'est du coté opposé au moteur qu'on a le pivot du cylindre tournant à vitesse réduite, utilisé pour l'actionnement du fin de course. Considérant les figures 2 et 3 l'on peut voir un petit pignon 1 calé sur le pivot du cy- lindre et entraînant l'engrenage a auquel est fixé le pignon 3, lequel commande l'engrenage 4, ce dernier étant fou sur le pivot en prolongement du pignon 1. Dans cet engrenage est creusée une rainure en queue d'aronde dans laquelle peuvent coulisser les boulons 5 ( voir le détail figure 4); chacun de ces boulons porte une butée 6 ( voir le détail figure 5).
Ces butées, par le serrage des boulons 5, sont réglables tout autour de la rainure pratiquée dans l'engrenage.
Cette réduction a pour but de diminuer le nombre de tours du pignon de commande du déclancheur, car aucun démar- reur ne nécessite plus d'un tiers de tour pour être ramené à zéro. La. réduction obtenue, il faut maintenant réaliser un brusque retour à zéro, et l'invention y arrive comme suit; la butée 6 tourne lentement avec l'engrenage 4 et au moment du déclanchement vient ( voir fig. 2) pousser le secteur 7 fou sur l'arbre 1 l'obligeant ainsi à tourner dans le même sens.
Ce secteur 7 commande le pignon 8 calé sur l'arbre du démar reur,et, comme on peut le constater le secteur 7n'entre en action qu'après une révolution de la pièce 4 qui n'accom- plit qu'un tour depuis le point le plus bas du crochet de l'engin et la descente de la charge jusqu'au point le plus haut à la levée, le secteur 7 lui servant donc,au moment pro- piee, à augmenter son bras de levier de façon à multiplier le mouvement du pignon 8 qui ramène brusquement alors le dé-
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marreur àu zéro.
Frein: comme on peut le constater par la figure l,le frein est fermé à la levée de la charge et pour éviter le bruit du cliquet tombant sur la roue à rochet un petit frot- teur est prévu pour le relèvement du cliquet à la montée et son abaissement lors de la rotation inverse ou course de des- cente. Le filet de la pièce 6 est établi de façon à ce que le dévissage s'effectue lorsque le moteur tourne pour la des- cente de la charge et dès l'arrêt du moteur ce filet se res- serre de par le poids de la charge, la pièce 5 est alors serrée entre 4 et 6 et maintenue par le cliquet ce qui provo- que l'arrêt immédiat de l'enroulage ou du déroulage.
Dans ce réducteur à trains planétaires à trois satellites, on obtient une égalisation automatique des efforts transmis à chacun des trois satellites de chaque train, de sorte que les forces agissants sur les dents du pignon central,sur celles des 'satellites et sur celles de la couronne dentée sont ré- duites au tiers de ce qu'elles seraient dans un engrenage or- dinaire. On peut donc ainsi, avec des dentures à petits mo- dules* transmettre des efforts considérables. De plus. l'éga- lisation des fdrces aux six points d'engrènement de chaque train supprime d'une façon absolue toute possibilté de points durs, et l'on obtient toujours,,aussi bien avec des dentures brutes qu'avec des dentures taillées, un engrènement doux et exempt de chocs.
Le principe de l'invention réside, en somme dans l'emploi de pignons centraux ou de triangles flottants, c'est à dire libres de se déplacer dans un plan perpendicualire à leur axe (en appelant triangles les flasques de support des trois sa- tellites); les tourillons de ceux-ci seront toujours disposés en triangle équilatéral.)
Le pignon central du premier train planétaire est relié au triangle du train suivant par un joint d'Oldham constitué
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par un disque présentant sur sa face avant une saillie ra- dicale s'engegeant dans une rainure du pignon et présentant sur sa face arrière une saillie radiale perpendiculaire à la précédente et s'engageant dans une rainure pratiquée dans le triangle.
On voit que ce joint d*01dham permet la transmission d'un couple du triangle au pignon, mais permet également un déplacement rotatif de ce triangle par rapport à ce pignon dans un plan perpendiculaire à leur axe,
Si l'on suppose le pignon sollicité par un couple,ce dernier sera équilibré par les trois réactions exercées sur les dents des trois satellites en prise avec le pignon.
Ces trois réactions passent par les points de contact des circonférences primitives et elles seront également in- clinées sur les lignes des centres si le nombre de dents du pignon est un multiple de 3 ( si les denjts sont tracées sui- vant des développantes, cette inclinaison restera constante quelque soit le nombre de dents du pignon).
Ces trois réactions formant donc un triangle équilatéral le pignon étant libre de se déplacer dans un plan perpendicu- laire à son axe, n'est transmis à aucune autre force extéri- eure que ces trois réactions: celles-ci doivent avoir une résultante nulle ce qui exige, puisqu'elles forment un trian- gle équilatéral, qu'elles soient d'égale intensité.
On voit que, dès qu'un couple agira sur le pignon, celui ci se déplacera jusquà ce que cette égalité des trois réac- tions soit réalisée. Cette égalité ne peut être réalisée à un instant donné que pour une position bien déterminée du pignon ; donc, en cours de marche, le pignon se centre auto- matiquement et transmet à chaque satellite un effort identi- que.
Afin que les dentures en prise ne viennent à s'engager à fond des dents et à coincer, il faudra ménager entre cha-
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oune d'elles un jeu diamétral d'autant pluq grand que les dites irrégularités seront plus marquées.
Un raisonnement analogue au précédent est applicable aux efforts transmis par le pignon central aux trois satelli- tes en triangle vers sa position d'équilibre. Ce déplacement est rendu possible grâce au joint d'Oldham, Dans ces condi- tions le présent système permet d'obtenir avec des engre- nages droits. les avantages inhérents aux engrenages hé- licoidaux. Il suffit pour cela d'employer les pignons cen- traux dont le nombre de dents n'est pas un multiple de trois.
On voit en effet que dans ce cas, les positions d'engrè- nement des trois satellites sont décalées l'un par rapport à l'autre d'un tiers de dent. On obtient ainsi le même en grènement progressif que celui qui serait réalisé par un jeu d'engrenages ordinaires dont chacune des deux roues serait constituée par la réunion de trois roues décalées,, l'une par rapport à l'autre, d'un tiers de dent, c'est à dire que l'on obtient sensiblement le même résultat qu'avec un engrenage hélicoidal ou un engrenage à chevrons.
Un réducteur comportant 4 trains planétaires en série, ne comporte en tout que 3 paliers : un pour l'arbre à grande vitesse, un pour l'arbre à faible vitesse et un palier intermédiaire pour l'arbre du pignon central.
Malgré s a simplicité, ce réducteur offre un énorme rapport de réduction et son usinage est facile, de même que son montage et son démontage pour lesquels il suffit d'enlever les boulons extérieurs assemblant les trois parties du car- ter afin que toutes les pièces se démontent d'elles-mêmes.
Ce réducteur pourra transmettre une puissance considé- rable puisque les dentures des pignons centraux et celles des couronnes agissent chacun en trois points à la fois .
De plus, ses dentures intérieures brutes n'empêchent pas son fonctionnement d'être toujours aussi doux que celui d'un @
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engrenage héliooidalen dépit de toutes irrégularités de ces dents ou de la position des tourillons des triangles.