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Mécanisme de transmission.
La présente invention concerne des mécanismes de transmission et a pour but d'augmenter le rendement de ces mécanismes, parti- culièrement loràqu'elle est appliquée à un-mécanisme de trans- mission du type à réduction de vitesse dans un rapport élevé, et de procuer une fabrication et un assemblage plus commodes et plus économiques.
Le mécanisme est du type dans lequel la transmission est effectuéed'un organe d'entrée à un organe de sortie par l'in- termédiaire d'une série de plongeurs à mouvement radial de va-et-vient, actionné par une ou plusieurs cames ou un ou plusieurs excentriques prévus sur un organe et de façon à venir en prise par intermittence avec une crémaillère courbe formée ou portée par l'autre organe* Les plongeurs se meuvent en va-et¯ vient dans des rainures radiales créées dans un organe annulaire*
En vue de répondre aux exigences concernant un mécanisme de réduction de vitesse à rapport élevé, on a trouvé que des moyens spéciaux d'accouplement dumoteur au mécanisme doivent être pré-
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vus, vu que le carter ou le bâti de moteur à grande vitesse,
à faible couple moteur, est de construction légère tandis que le couple moteur puissant du à une grande réduction :le vitesse exige un bâti ou un carter beaucoup plus important, de sorte que le bâti du moteur ne supporter?, pas le montage du mécanisme de réduction sur lui, et suivantla présente invention, envue de répondre à cette objection et de permettre des réductions dans un rapport élevé jusqu'à par exemple de 10.000 à 1, le bâti du moteur est monté sur le l&urâ châssis nécessaire pour le mécanisme de réduction ou est supporté par celui-ci.
Le bâti du moteur peut être de construction plus légère que le bâti du mécanisme et peut être fixé au Bâti du mécanisme in- dépendamment du montant et sans montant séparé ni plaque de base ou bien il peut comprendre un prolongement :l'une partie amovible du carter ou du bâti du mécanisme.
Dans les mécanismes de transmission de ce genre tels qu'ils sont construits jusqu'à présent, les plongeurs étaient de section transversale ronde et venaient en prise avec les dents de la crémaillère par une extrémité rétrécie de sotte qu'ils étaient susceptibles de setordre et de se caler dans les dents de la crémaillère, la charge ou l'effort de compression sur les dents de crémaillère étant très grand par suite de la petite surface de contact, Les plongeurs de ce type :le mécanisme étaient actionnés au moyen d'excentriques par :les touillons qui s'usaiert rapidement, :le sorte qu'après un court usage le mécanisme faisat du bruit et perdait de son efficacité.
Ces tourillons fonction- naient dans ies rainures annulaires latérales prévues dans les faces se faisant vis-à-vis de 3.eu;,portions de chaque excentri- que, ce qui reniait la précision difficile par suite de la né- cessité d'un traitement thermique en vue du durcissement- Suivant
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la présente invention, au lieu de transmettre la force axia,le dans les plongeurs au moyen de tourillons ou par les extrémités arrondies de plongeurs prenant appui par frottement sur la pé- riphérie des excentriques, elle est transmise par l'intermédiaire d'un anneau tournant librement sur l'excentrique et monté de préférence sur des paliers à billes ou à rouleaux et comme cet anneau ne doit pas tourner par rapport aux plongeurs,
il y a une grande économie d'usure par rapport à la construction anté- rieure. Ceci permet de faire les excentriques :le plus petite dimension et également de les faire d'une pièce avec l' arbre.
En outre, les plongeurs sont faits de section rectan- gulaire au lieu d'être ronds et fonctionnent dans des ouvertures de guidage radiales à faces plates formées dans un organe annu- laire ou guide des plongeurs qui peut être relié directement à l'arbre de sortie d'un mécanisme réducteur. Les extrémités des plongeurs sont conformées de faon à venir en prise avec les dents de la crémaillère sur toute leur largeur et permettent ainsi d'établir les surfaces de pression pour n'importe quelle charge particulière.
Différences variantes de l'invention sont représentées aux dessins annexés dans lesquels la fig.. I est une coupe lon- gitudinale d'un mécanisme de transmission complet montrant un mode particulier de support d'un moteur à grande vitesse ayant un carter léger sur le carter du mécanisme de transmission plus lourd; les fig. 2 à 5 montrent les détails de formes spéciales de plongeurs en va-et-vient;la fig.6 est une coupe longitudinale verticale et la fig. 7 une coupe verticale transversale d'une forme du mécanisme de transmission ; la fig. 8 est une coupe transversale verticale d'une variante du mécanisme de transmis.. sion utilisant des plongeurs suivant les fig. 4 et 5 ;
lafig.g est une vue en plan, en partie en coupe, d'un mécanisme de transmission.actionné par un mécanisme de réduction à roues co- niques;la fig. 10 est une autre variante du m écanisme de réduo-
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tion produisant l'entraînement par un mécanisme épicycloidal; la fig. 11 est une vue en élévation longitudinale d'une variante du mécanisme de transmission utilisant des plongeurs disposés en paires;la, fig. 12 est une variante du mécanisme de transmis- sion comportant un certain nombre d'éléments de réduction dispo- sés en série ; lafig, 13 est une vue de face et la fige 14 une coupe transversale d'un détail d'un disque de séparation employé à la fig. 12; la fig. 15 est un détail d'une variante de méca- nisme représenté à la fig, 12;
la fig. 16 est une vue de face et la fige 17 une coupe verticale d'une forme modifiée de support de plongeurs et la fig. 18 est une coupe verticale d'une autre variante du mécanisme de transmission.
Sur ces dessins, les pièces correspondantes ont reçu les mêmes lettres de référence ;is est l'arbre à grande vitesse ou d'entrée ou arbre du moteur, os est l'arbre de sortie., Les cames sont, dans les exemples représentés, des excentriques e à e2 et lorsqu'on en emploie deux, telles que e1, e2 elles sont disposées à 1802 l'nne de l'autre et accouplées à l'arbre :l'en- trée is ou formées sur celui-ci* Chaque excentrique e, el et e2 agit sur les extrémités postérieu res de plongeurs pdisposés dans des rainures radiales ou des passages prévus dans les guides g, ±le g2,g3.
Dans chacun :les cas représentés, les extrémités actives des plongeurs présentent des pointes incurvées comme on l'a représenté aux fig. 2,4,7 et 8, et viennent en prise avec des dents de conformation correspondante dans les crémaillères circulaires R. Les dents de l'anneau de crémaillère R ont une farme ou un contour tel que le mouvement angulaire de l'anneau de crémaillère ou du support de plongeurs varie uniformément avec lemouvement radial des plongeurs, ce contour é tant établi de façon à permettre qu'autant de plongeurs p que possible soient en position active en même temps dans les dents de l'nnneau :le crémaillère R.
Dans une variante du mécanisme, les extrémités actives des plongeurs sont pourvues de galets destinés à donner
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autant que possible un mouvement de guidage uniforme à l'anneau* Les plongeurs p sont de section transversale rectangulaire comme le montrent en détail les fig. 2 à 5.
Dans le mécanisme représenté à la fig. 1, c est le carter principal ou le carter lourd du mécanisme et il est pourvu d'une plaque de base c4. Aux extrémités opposées de ce carter on a disposé des organes d'extrémité 1,2 , reliés en- semble par des vis c3.
L'organe d'extrémité c2 est une pièce coulée légère construite de façon à supporter un moteur T et il est supporté uniquement à l'extrémité ouverte de la pièce coulée c par les vis c3. L'extrémité extérieure de la pièce coulée c2 constitue un organe de extrémité séparé c5 et porte un palier b1 pour l'arbre du moteur ou l'arbre d'entrée is,
Les bossages gb des organes de guidage intérieurs et extérieurs, g,g pour les plongeurs radiaux portent des paliers b,b respectivement et entre ces paliers se trouvent disposés sur l'arbre is les excentrisues el et e2.les parties extérieures des bossages g,b des guides g,g portent des paliers à rouleaux d1,d2 qui supportent le guide g,g, dans le carter c.
Les organes de guidage g,g sont maintenus ensemble par des vis h,h et les canaux de guidage g, e sont taillés radiale- ment dans une saillie gf partant de l'un d'entre eux comme le montrent les fig.16 et 17, l'autre organe de guidage formant une bride qui ferme les ouvertures latérales de, ces ca- naux et est maintenue en position par les vis h. les anneaux en crémaillère R dans les dents desquels se meuvent en va-et-vient les extrémités libres des plongeurs L sont fixés dans le carter ,9. de n'importe quelle manière appropriée.
Les bases des plongeurs p prennent appui sur un anneau flattant ± porte par il excentrique 1 et peuvent être arrondies comme aux fig. 2 et 5 ou, en cas d'emploi pour transmettre :le lourdes charges, elles sont pourvues de galets r2 comme aux fig, 4 et 5.
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Aux fig. 1,8,11 et 18, les extrémités internes des plon- geurs L sont pourvues de galets r2 qui sont supportés dans des cavités des extrémités des plongeurs par des broches rp et ces plongeurs sont empêchés de se mouvoir radialement par rapport à l'anneau flottant r% qui agit su r les extrémitésdes plon- geurs p-au moyen d'anneaux r3 :le section transversale rectangu- laire (voir fige 6 et 7) lui pénètrent dans des rainures laté- rales p2 fig.3, prévues dans les côtés d es plongeurs Il . Aux fig. 7,8 et 12, les galets r2 sont mainte nus en contact avec l'anneau flottant r au moyen d'un simple anneau r3 passant à travers les plongeurs et venant en prise avec le côté extérieur des galets r2.
L'anneau flottant r forme la bague ::le roulement extérieure 3'un palier à billes b dont la bague :le roulement intérieure est fixée sur l'excentrique e .
Dans l'exemple représenté à la fige 1, un ventilateur f :le refroidissement du moteur est fixé sur l'extrémité de l'arme is.
Le rapport de transmission peut être augmenté dans n'im- portequelle mesure désirée en pratique par le fait qu'on dispose un certain nombre d'éléments coaxialement en série comme aux fig. 12 et 15 les organes annulaires g,g1,g2,g3 :le guidage des plongeurs pour les différents éléments étant accouplés à l'arbre d'entrée is2, is3 :les éléments suivants dans la série ou étant prolongés pour former ces arbres, lesquels portent des excen- triques e2, e3 pourvus de paliers à billes bpcomme dans les exemples précédents.
Dans la variante à séries coaxiales représentée à la fig.12,les éléments sont montés dans un carter commun c et sont séparés par un disque s tourné de façon s'adapter dans le carter et disposé sur les bossages des organes de guidage g2,g3.
Les parties extérieures ou de bord des disques s, à proximité des anneaux :le crémaillère R, sont reliées à ces anneaux de cré- maillère d'une manière appropriée quelconque. Un détail de ce
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disque est représenté aux fig. 13 et 14.
Dans la variante de cette disposition à séries coaxia- les représentée à la fig, 15, l'arbre d'entrée is est supporté dans des coussinets bb prévus dans chaque organe de guidage d'une paire. L'organe de guidage gf dans lequel sont formées les fentes radiales des plongeurs comportent une partie sail- lante annulaire gp s'étendant dans une cavité annulaire cor- respondante prévue dans l'autre organe de guidage g :le la paire auquel il est relié par des vis h
Les fige 16 et 17 montrent l'organe de guidage fendu g de la fig, 15, enlevé du mécanisme.
La charge sur l'arbee is peut être équilibrée par le fait qu'on prévoit dans chaque élément des paires d' excentri- ques el, e2, l'un étant sous un angle de 180±par rapport à l'autre comme aux fig. 1,11 et 18; des poids d'équilibrage
1 peuvent également être prévus (voir fig.6) à proximité de l'excentrique e chaque poids étant disposé en position diamé- tralement opposée au centre de l'extentrique. Les poids d'é- quilibrage w sont destines à empêcher les vibrations de l'ap pareil aux vitesses élevées.
L'appareil peut être employé en combinaison avec des mécanismes réducteurs dentés (voir fig.9 et 10);par exem- ple sur l'arbre d'entrée is (fig.9)on peut monter un pignon conique avenant en prise avec une roue conique ± disposée sur un prolongement de l'arbre d' excentrique is,2 les paliers de ce mécanisme êtantportés par un carter c1 ou un bâti fixé au carter c du mécanisme à plongeur, ou bien l'arbre d'entrée peut être disposé parallèlement à l'arbre portant les excen- triques et le mécanisme à roues coniques peut être remplacé .par des engrenages ordinaires.
Dans une variante de ce mécanisme supplémentaire, le mécanisme à roues coniques est remplacé par un mécanisme ' épicycloïdal ou planétaire (fig,10)ce qui permet d'effectuer une commande centrale au moyen des deux mécanismes.
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Dans cette variante, on a monté sur l'arbre d'entrée is une roue dentée h qui est en prise avec des roues planétaires h1 tournant sur des paliers, à billes port és par des arbres h 3 supportés dans des manchons tournants à bride h4 et h5 dont h5 est fixé à l'arbre d'entrée is2 du mécanisme réducteur dans le carter ±..Les roues planétaires engrènent également avec un anneau denté intérieurement hr fixé dans le carter c2.
Dans une variante du dispositif (voir fig. 1'1)les plon- geurs sont divisés longitudinalement pd1, pd2, de façon à comprendre un certain nombre :le plongeurs plus petits, placés côte à côte en travers de la face des dents de la crémaillère R,ce qui assure une répartition plus uniforme de la charge sur les dents de l'anneau de crémaillère R.
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Transmission mechanism.
The present invention relates to transmission mechanisms and aims to increase the efficiency of such mechanisms, particularly when applied to a high ratio speed reduction type transmission mechanism, and to increase the efficiency of these mechanisms. provide more convenient and economical manufacture and assembly.
The mechanism is of the type in which the transmission is effected from an input member to an output member by means of a series of reciprocating radial plungers, actuated by one or more cams. or one or more eccentrics provided on a member and so as to come in intermittent engagement with a curved rack formed or carried by the other member * The plungers move back and forth in radial grooves created in an annular member *
In order to meet the requirements for a high ratio speed reduction mechanism, it has been found that special means of coupling the motor to the mechanism must be pre-arranged.
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seen, since the crankcase or the motor frame at high speed,
low engine torque, is of light construction while the powerful engine torque due to a large reduction: the speed requires a frame or a much larger casing, so that the frame of the engine does not support the assembly of the mechanism of reduction on it, and according to the present invention, in order to answer this objection and to allow reductions in a high ratio up to for example from 10,000 to 1, the motor frame is mounted on the l & urâ frame necessary for the reduction mechanism. or is supported by it.
The motor frame may be of a lighter construction than the mechanism frame and can be attached to the mechanism frame independently of the upright and without a separate upright or base plate or it may include an extension: a removable part of the housing or frame of the mechanism.
In transmission mechanisms of this kind as constructed heretofore, the plungers were of round cross section and engaged the teeth of the rack through a narrowed end of a fool which they were susceptible to ordering and ordering. to wedge themselves in the teeth of the rack, the load or the compressive force on the rack teeth being very large owing to the small contact surface, Plungers of this type: the mechanism were actuated by means of eccentrics by: the stirs which wear out quickly,: the so that after a short use the mechanism made noise and lost its effectiveness.
These journals functioned in the lateral annular grooves provided in the faces facing 3.eu;, portions of each eccentric, which negated the difficult precision due to the need for a heat treatment for hardening - Next
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the present invention, instead of transmitting the force axia, the in the plungers by means of journals or by the rounded ends of plungers bearing by friction on the periphery of the eccentrics, it is transmitted by means of a ring rotating freely on the eccentric and preferably mounted on ball or roller bearings and as this ring must not rotate relative to the plungers,
there is a great saving in wear compared to the previous construction. This makes it possible to make the eccentrics: the smallest dimension and also to make them in one piece with the shaft.
Further, the plungers are made of rectangular section instead of being round and operate in flat-faced radial guide openings formed in an annular member or plunger guide which can be connected directly to the shaft. output of a reduction mechanism. The ends of the plungers are shaped so as to engage the teeth of the rack over their entire width and thus establish the pressure surfaces for any particular load.
Variant differences of the invention are shown in the accompanying drawings in which Fig. I is a longitudinal section of a complete transmission mechanism showing a particular mode of support of a high speed motor having a light housing on the shaft. heavier transmission mechanism housing; figs. 2-5 show details of special shapes of reciprocating plungers; fig. 6 is a vertical longitudinal section and fig. 7 a transverse vertical section of one form of the transmission mechanism; fig. 8 is a vertical cross section of a variant of the transmission mechanism using plungers according to FIGS. 4 and 5;
lafig.g is a plan view, partly in section, of a transmission mechanism actuated by a reduction mechanism with conical wheels, fig. 10 is another variant of the reduo-
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tion producing the entrainment by an epicyclic mechanism; fig. 11 is a longitudinal elevational view of a variant of the transmission mechanism using plungers arranged in pairs; 12 is a variant of the transmission mechanism comprising a number of reduction elements arranged in series; Fig, 13 is a front view and Fig 14 a cross section of a detail of a separation disc employed in fig. 12; fig. 15 is a detail of an alternative mechanism shown in FIG, 12;
fig. 16 is a front view and the pin 17 is a vertical section of a modified form of plunger support and FIG. 18 is a vertical section of another variant of the transmission mechanism.
In these drawings the corresponding parts have been given the same reference letters; is is the high speed or input shaft or motor shaft, os is the output shaft., The cams are, in the examples shown, eccentrics e to e2 and when two are used, such as e1, e2, they are arranged 1802 apart from the other and coupled to the shaft: the input is or formed on it * Each eccentric e, el and e2 acts on the posterior ends of plungers pdisposed in radial grooves or passages provided in the guides g, ± the g2, g3.
In each: the cases shown, the active ends of the plungers have curved tips as shown in FIGS. 2, 4, 7 and 8, and engage with teeth of corresponding conformation in the circular racks R. The teeth of the rack ring R have a farme or contour such as the angular movement of the rack ring or of the plunger support varies uniformly with the radial movement of the plungers, this contour being established in such a way as to allow as many plungers p as possible to be in the active position at the same time in the teeth of the ring: the rack R.
In a variant of the mechanism, the active ends of the plungers are provided with rollers intended to give
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as much as possible a uniform guiding movement at the ring * The plungers p are of rectangular cross section as shown in detail in fig. 2 to 5.
In the mechanism shown in fig. 1, it is the main case or the heavy case of the mechanism and it is provided with a base plate c4. At the opposite ends of this housing, end members 1, 2, connected together by screws c3, have been placed.
The end member c2 is a lightweight casting constructed to support a motor T and is supported only at the open end of the casting c by the screws c3. The outer end of the casting c2 constitutes a separate end member c5 and carries a bearing b1 for the motor shaft or the input shaft is,
The bosses gb of the inner and outer guide members, g, g for the radial plungers bear bearings b, b respectively and between these bearings are located on the shaft is the eccentric el and e2. The outer parts of the bosses g, b guides g, g carry roller bearings d1, d2 which support guide g, g, in the housing c.
The guide members g, g are held together by screws h, h and the guide channels g, e are cut radially in a projection gf starting from one of them as shown in fig. 16 and 17, the other guide member forming a flange which closes the side openings of these channels and is held in position by the screws h. the rack rings R in the teeth of which the free ends of the plungers L move back and forth are fixed in the housing, 9. in any suitable way.
The bases of the plungers p are supported on a flattering ring ± carried by the eccentric 1 and can be rounded as in fig. 2 and 5 or, if used to transmit: heavy loads, they are fitted with r2 rollers as in figs, 4 and 5.
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In fig. 1,8,11 and 18, the inner ends of the plungers L are provided with rollers r2 which are supported in cavities of the ends of the plungers by pins rp and these plungers are prevented from moving radially with respect to the ring floating r% which acts on the ends of the plungers p - by means of rings r3: the rectangular cross section (see fig. 6 and 7) penetrates it into lateral grooves p2 fig. 3, provided in the sides of divers Il. In fig. 7,8 and 12, the rollers r2 are kept bare in contact with the floating ring r by means of a simple ring r3 passing through the plungers and engaging the outer side of the rollers r2.
The floating ring r forms the ring :: the outer bearing 3 'a ball bearing b whose ring: the inner bearing is fixed on the eccentric e.
In the example shown in fig 1, a fan f: the motor cooling is fixed on the end of the weapon is.
The transmission ratio can be increased to any practical extent desired by arranging a number of elements coaxially in series as in Figs. 12 and 15 the annular members g, g1, g2, g3: the guide of the plungers for the various elements being coupled to the input shaft is2, is3: the following elements in the series or being extended to form these shafts, which carry eccentrics e2, e3 provided with ball bearings bp as in the preceding examples.
In the variant with coaxial series shown in fig. 12, the elements are mounted in a common casing c and are separated by a disc s turned so as to fit in the casing and arranged on the bosses of the guide members g2, g3 .
The outer or edge parts of the discs s, near the rings: the rack R, are connected to these rack rings in any suitable manner. A detail of this
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disc is shown in fig. 13 and 14.
In the variant of this arrangement with coaxial series shown in FIG. 15, the input shaft is is supported in bearings bb provided in each guide member of a pair. The guide member gf in which the radial slots of the plungers are formed comprise an annular projecting part gp extending into a corresponding annular cavity provided in the other guide member g: the pair to which it is connected by screws h
Figs 16 and 17 show the split guide member g of fig, 15, removed from the mechanism.
The load on the arbee is can be balanced by the fact that one provides in each element pairs of eccentric el, e2, one being at an angle of 180 ± with respect to the other as in figs. . 1.11 and 18; balancing weights
1 can also be provided (see fig. 6) near the eccentric e each weight being arranged in a position diametrically opposite the center of the eccentric. The balancing weights w are intended to prevent vibrations of the device at high speeds.
The device can be used in combination with toothed reduction mechanisms (see fig. 9 and 10); for example on the input shaft is (fig. 9) a bevel gear can be mounted in mesh with a bevel gear ± arranged on an extension of the eccentric shaft is, 2 the bearings of this mechanism being carried by a housing c1 or a frame fixed to the housing c of the plunger mechanism, or the input shaft can be arranged parallel to the shaft carrying the eccentrics and the bevel gear mechanism can be replaced by ordinary gears.
In a variant of this additional mechanism, the bevel wheel mechanism is replaced by an epicyclic or planetary mechanism (fig, 10) which allows a central control to be carried out by means of the two mechanisms.
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In this variant, we mounted on the input shaft is a toothed wheel h which is engaged with planetary wheels h1 rotating on ball bearings carried by shafts h 3 supported in rotating sleeves with flange h4 and h5 of which h5 is fixed to the input shaft is2 of the reduction mechanism in the housing ± .. The planetary wheels also mesh with an internally toothed ring hr fixed in the housing c2.
In a variant of the device (see fig. 1'1) the plungers are divided longitudinally pd1, pd2, so as to include a certain number: the smaller plungers, placed side by side across the face of the teeth of the R rack, which ensures a more even distribution of the load on the teeth of the R rack ring.