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Accouplement rigide en sens rotatif, élastique dans le sens axial quant à la déformation angulaire et au décalage trans- -versal des arbres reliés entre eux.
L'invention se rapporte à un accouplement qui est rigide dans le sens de la rotation et élastique dans le sens axial quant à la déformation angulaire et au décalage transversal des arbres reliés entre eux, convenant notamment dans le cas de moments tournants élevés ; se rapporte également à une application particulièrement avantageuse de cet accouple- ment.
La nécessité.de constituer des organes d'accouplement qui soient rigides dans le sens de la rotation et facilement élastiques dans le sens axial, se rencontre par exemple dans dés véhicules, surtout dans les navires, lorsque le corps de véhicule subit, au cours de son servioe, des déformations en- trainant des variations dans la distance séparant entre eux des paliers d'arbres. Si même les variations de distance en question ont une amplitude relativement faible, elles provo- quent néanmoins, par suite de la raideur des arbres, des ef- forts considérables qui, comme on sait, entraînent assez sou- vent la détérioration des paliers. On rencontre des difficul- tés analogues lorsqu'il se présente des variations angulaires entre les arbres reliés par un accouplement, resp. lorsqu'il se présente. un décalage d'arbres permanent ou passager.
Les circonstances deviennent particulièrement défavorables lorsque deux ou plusieurs des phénomènes mentionnés ci-dessus se pré- sentent simultanément.
L'invention a trait à un élément d'accouplement évitant ces difficultés par le fait, que l'accouplement *se compose d'un ou de plusieurs disques doubles constitués sous forme de corps d'égale résistance, aont les parties moyeux non raidies sont librement mobiles.
Lorsque plusieurs éléments d'accouplement à double disque sont reliés entre eux par leurs bords extérieurs, pour former un seul organe d'accouplement, on peut adapter l'amplitude de l'élasticité de l'accouplement au décalage possible des ambres, en prévoyant un nombre correspondant d'éléments d'accouplement.
L'accouplement conforme à l'invention convient particuliè- rement bien dans son application aux navires, car les varia- tions de distance entre les paliers d'arbres, ainsi que la po- sition relative des éléments constructifs résultant des défor- mations que subit le corps du navire lors des mouvements marins, sont absorbées, sans efforts axiaux sensibles, par l'accouple- ment inséré dans l'arbre. Par contre, la raideur appropriée des éléments d'accouplement dans le sens de la rotation, empê- che que des osoillations élastiques de rotation ne prennent naissance, sans qu'il faille faire appel à des moyens auxiliai- res supplémentaires.
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OO{:rOri...tU8nt à une forme a.'exécution appropriée de l'in- vention, les uisques doucles n'égale 1<sistaiice sont montes aans un ckiEpositi.2 aa com.ande comportâri un accouplement a ueiits, etiibrayabl2 z aébrayable, août la course d'accouplement est su- périeure hU aéplaccment axial aomissible des arbres à relier entre eux. De telles dispositions et de telles circonstances se rencontrent souvent pour des arbres de véhicules, notaient de navires, pour lesquels il faut souvent débrayer brusquement la partie réceptrice de l'arbre de sa partie motrice, cette manoeuvre étant réalisée a l'aine alun accouplement à aents conçu à la manière d'un accouplement à griffes.
Dansce cas
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on prucédaic ùis4a'ici en ne imitant rigidement que l'un aes u.ed-o.ccoup13,.0ut;;: u son élément d'arbre respectif, alors que, par contre, l'autre QLi-accoupleirlent pouvait coulisser clans le sons axial sur son élément u'arbre propre, tandis que le Ll-,OLile1't tournant; était, par exemple, transmis par une denture à coins multiples.
De tels moyens ae transmission, comité les c1<?.itures à coins multiples, uoiiiiiit lieu en pratique aux plus Ll'611Q8S uil'I'icul1:és. kür suite de la ciéformation uluii corps de navire, les supports se trouvant aux extrémités des arbres sont entraînés, alors que les éléments d'arbre se trouvant à l'enuroit ue :L'interruption de L'arbre, cèdent et se coincent.
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lors, si on prévoit:
ciiàie les éléments d'accouplement, au point de liaison, un jeu tellement grand qu'il ne puisse y avoir de coincement, par exemple entre les éléments de la aen-
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ture à coins multiples, même pour les déformations les plus fortes du OOl')'" Je navire, alors le jeu est, Clans le cas nor- i.al, c'est à aire quand la déformation a disparu, tellement que l'on ne peut éviter des dérangements dus à la tecil- nique des oscillations et contre lesquels on ne peut rien..
par contre, sile jeu est initialement petit, les surfaces de contact de la couture à coins multiples se coincent ou se
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détéri 0 rcmt..wrsll.u rua tel coincement se présente au moment où l'on veut actionner l'accouplement, celui-ci ne peut sou- vent être ni embrayé ni débrayé, ce qui peut donner lieu aux
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plus grosse difficultés. L'application conforme à l'inven- tion de disques doubles constitués comme pièces a' $gale résis- tance, permet a.'éliminer ces inconvénients de la façon la plus simple.
On crée ainsi un accouplement à dents embrayable et débrayable dans lequel, malgré le fait que la course d'embraya-
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ge soit plus grande que le déplacement axial admissible aas arbres à relier entre aux, l'embrayage et le débrayage de l'ac- couplemel1t à dents sont garantis, même apres un service de longue durée.
Selon un développement plus poussé de l'invention, le nouvel accouplement, pris en uouble, remplace avantageusement la transmission articulée à cardan habituelle. Le butde l'articulation cardan est ae relier entre eux cieux arbres, de telle manière que les axes des deux arbres puissent former entre eux un certain angle, sans qu'il y ait danger que, par suite de leur position biaise, les arbres subissent aes sol- licitations supplémentaires sensibles.
La solution, conforme à l'invention, de ce problème admet non seulement, comme pour les articulations cardan, que la position biaise des arbres l'un par rapport à l'autre reste endéans certaines limites, mais elle confère en outre aux articulations cardan, la faci- lité d'absorber des mouvements élastiques dans le sens axial, condition qui n'est en soi habituellement pas réalisée dans ces articulations.
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L'invention concerne en outre l'application du nouvel accouplement à des dispositifs pour la commande automatique d'hélices déplaçables-, ce pas dépendant au déplacement de l'hélice, dans lesquels dispositifs l'arbre d'hélice est sépa- ré de l'arbre de commande par un ou plùsieurs disques doubles d'égale résistance, absorbant les mouvements axiaux variables avec le déplacement de l'hélice et provoquant leur transmis- sion comme impulsion de commande sur le dispositif de déplace- ment des hélices déplaçables. De telles dispositions peu- vent être appliquées pour la commande d'hélices d'avions, de préférence .cependant pour celle d'hélices de navires.
On sait que les hélices nécessaires à la propulsion des avions, peuvent être rendues mobiles, de sorte que l'on est en mesure de faire travailler ces hélices toujours avec un rende- ment optimum malgré la vitesse variable de l'avion, et ce grâ- ce à l' angle d'incidence approprié que l'on peut donner aux pales. La commande à main au dispositif de déplacement de l' hélice a divers inconvénients, ainsi, .par exemple, du fait qu'elle dépend de la faculté d'observation et requiert l'at- tention du personnel volant, de que du fait qu'un tel procédé ne peut être. appliqué que par échelons maluéfinis.
On peut en soi éviter en grande partie ces inconvénients par l'emploi de dispositifs commandant les hélices déplaçables de façon automatique, par exemple à action hydraulique ou mé- canique, en fonction du déplacement de l'hélice, de la vitesse de vol ou d'autres facteurs. Les installations prévues à cette fin sont cependant d'un montage peu commode, ou bien ne con- viennent pas pour toutes les applications, cornue par exemple, pour la propulsion de navires.
Si l'on choisit, par exemple, comme impulsion de commande, la course variable de l'arbre d'hélice avec la poussée de l'hélice, il faut réaliser, par l'intermédiaire de dentures à coins multiples, des déplacements axiaux avec transmission simultanée de moments tournants, par l'emploi d'éléments de machine connus, les dentures à coins multiples étant soumises à une forte usure par suite des mou- vements de glissement se présentant au cours du fonctionnement.
Il faut encore signaler le fait plus désagréable que le corps de véhicule (corps de navire) subit, au coùrs du service, des déformations non uniformes, d'une part aux supports proches de l'hélice et d'autre part aux supports proches de la machi- ne motrice, resp. proches du palier de butée principal; pour tenir compte de cela, il faut prévoir entre les dents de la denture à coins multiples un jeu suffisant pour que les arbres' ne se coincent pas à leur point de liaison.
Par suite du jeu inutilement élevé¯, il se présente alors des phénomènes oscil- latoires qu'il est impossible de déterminer par le calcul ni de vaincre par des dispositions constructives. Cette, difficul- té croit avec la puissance de l'hélice et prend donc une im- portance particulière pour les hélices de navires, bien que le même problème demande en principe également une solution par exemple pour les hélices servant à la propulsion des avions.
On a dès lors tenté de rendre les impulsions de commande indé- pendantes des mouvements axiaux de l'arbre d'hélice. Dans les . dispositifs de propulsion de navires, et eu égard à la grande - longueur d'arbre,, ceci ne peut se réaliser à l'aide de tringles auxiliaires de commande en soi connues et, par exemple pour lesdispositifs de propulsion d'avions à moteur unique et plu- sieurs hélices commandées à distance, cette disposition devient trop compliquée. Par l'application, conforme à l'invention, d'accouplements en disques doubles conçus comme pièces d'é- gale résistance, on parvient à transmettre des moments tour- nants de n'importe quelle grandeur pour une consommation de
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matière aussi réduite que possible et maigre une élasticité considérable dans le sens axial.
L'application et la trans-
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mission aes efforts se font sur les bords extérieurs des ais- ques, le long desquels ces risques sont aussi reliés entre eux,
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utilemenc à l'aide de nombreux boulons. Suivant la grandeur des moments tournants et l'amplitude ae la course de l'arbre
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à Hélice nécessaire à la comma¯iae automatique, on dispose utilement en série plusieurs disques doubles d'égale résistance.
L'invention est exposée avec plus ne détails à la lumière de quelques exemples d'exécution représentés par le dessin.
La l'ig. 1 montre l'élément n'aocouplemdnt conforme et l'in- vention, se composant d'un aisqua double constitué sous forme de pièce d'égale résistance;
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La l'i6' ;.:;: montra un accouplement, nans lequel plusieurs eliements n'accouplement à clisques aoubles sont juxtaposés; La fig. ;3 un accouplement li dents, embrayable et àébrayable avec application supplémentaire du disque double n'égale résistance conforme à l'invention; La fiô. montre les éléments n'accouplement conformes a l'invention, en disposition aouble, pour réaliser entra aes arbres une liaison analo81e à un cardan, et La 5 5 montre un aisque double d'égale résistance, confor.!e à l'invention, utilisé conjointement avec un dispositif pour le ra.aC automatique d'hélices déplaçables pour na- vires.
Conformément a la fig. l, l'élément d'accouplement selon
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l'invention se compose de aeux uisques ils reliés entre eux à l'endroit du diamètre le plus réduit, 13..Dans le cas de
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l'exemple d'exécution de la fit. 1, la liaison est établie par continuité de matière, le uisque double étant d'une seule
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piuce. Lorsque les deux disques 11 et 13 présentent des sur- faces polies, il peut être préférable, dans certaines'condi-
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tions, de fabriquer les deux ai sques séparément et de les re- lier par souaure , resp. par vis ou boulons.
L'application et la transmission (les efforts se fait par les bords extérieurs
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14 ues uisques, et a cette fin ces parties aes disques sont munies d'un orancl nombre ae forages 15, répartis sur la pé- ripl1é.L'i, pour recevoir nés boulons. pour tenir compte du fait que la pr::'ence des trous entraîne un affaiblissement de la matière, ces parties périphériques 14 seules sont renfor-
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cé6s et s'écartent nono nécessairement de la forme d'égale résistance.
La fig. représente un accouplement dans lequel, par
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exemple, Ch-UX 1:b1d1.i.euts n'accouplement à disques doubles &1, îo cara , conjointement avec ues éléments n'accouplement terminaux à GiS4'ae unique 43, 4, l'accouplement rigide dans le sens de la rotation, entre les arbres 5, 26. Au fur et à mesure qui:, le nombre d'éléments d'accouplement augmente,
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le mouvement axial admissible des arbres 5 et =ri augiieiite- rait en même temps, sans que des efforts sensibles ne soient transmis sur las paliers de ces arbres.
La liaison des élé-
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ilients z1 y j entre eux se fait utilement de façon non per- mauenta, à l'aine n'un assez grand nombre de boulons répartis unitorme..a.zt sur la périphérie et pour lesquels son.: de nou- veau prévus des forages 27.
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Dans la fig. 3 les arbres 31 et 32 doivent être considé- rés comme fixes, en tout cas comme ne devant pas se déplacer axialement de la longueur de la course d'accouplement - les minimes déplacements relatifs qu'ils subissent par leurs pa - liers terminaux (non figurés) étant négligés. Sur l'arbre 31 est calé lé disque 33 rigide dans le sens axial et dans le sens périphérique, au bord extérieur duquel est fixé, par exem- ple à l'aide de nombreux boulons, un disque double 34 formé par deux disques d'égale résistance. En pratique on juxtaposera dans ce cas plusieurs disques doubles d'égale résistance.
Le disque double 34. fait assez facilement ressort dans le sens axial, alors que dans le sens périphérique, il est capable de transmettre, comme un organe rigide, des moments tournants importants. Dans ce cas il est constitué d'une seule pièce.
Lorsque les deux disques présentent des surfaces profilées, il est préférable, dans certaines circonstances, de les fabriquer séparément et de les réunir par soudure ou à l'aide d'éléments à visser: De l'autre côté, le disque double 34 porte, fixé par exemple. également à l'aide de nombreux éléments à visser, un disque auxiliaire 35 muni à sa périphérie extérieure de la denture 36 formant l'un desdemi-accouplements, alors que le moyeu 67,peut tourner et se déplacer librement dams le sens axial lors de l'embrayage et au débrayage. Par 39 on désigne le tringlage du dispositif de commande pour l'embrayage et le débrayage de l'accouplement à dents. Sur l'arbre 32 est calé un disque 40 rigide en tous sens, dont la denture 41 forme le second demi-accouplement.
La denture 41 est relativement fixe, alors que les mouve- ments d'accouplement sont exécutés par la denture 56. Le des- sin montre la position embrayée. Pour débrayer, on fait glis- ser, à l'aide du dispositif d.e manoeuvre 39, le moyeu 37 par dessus le bout d'arbre 38 vers la gaucho; de ce fait on exer-, ce, par le disque 35, un effort sur le disque double 54. jus- qu'à ce que sa déformation corresponde.à la course 'd'accouple- ment. Lorsqu'il faut réaliser des courses .d'accouplement assez étendues, on juxtaposera deux ou plusieurs disques CLOU- bles' entre' les disques 33 et 35. Pour assurer, après l'embra- yage, un engrènement toujours.parfait des dentures 36 et 41, le disque coulissant 35 est soumis à la pression d'un ressort
42 prenant appui sur le disque fixe 33.
Dans le présent cas ce ressort a la forme d'un ressort à boudin. Il est évident que l'effort exercé par le dispositif de manoeuvre doit être suffisant pour vaincre également avec facilité la résistance du ressort 42. Dans la position embrayée de l'accouplement, .les verrous 43 maintiennent les dents engrenées. Les verrous 43 peuvent rendre le ressort 4 inutile.
Lorsqu'il s'agit de navires, l'arbre 31 peut, par exemple, être entraîné par la machins motrice au navire, alors que l'ar- bre 32 va à l'hélice de propulsion. L'invention appliquée con- jointement avec des accouplements à dents, peut cependant aus- si être utilisée dans de nombreux autres cas où l'on se trouve . en présence de circonstances analogues, comme par exemple dans des accouplements d'arbres pour autos, matériel roulant de che- mins de fer ou avions. De plus, le principe de l'invention .peut s'appliquer à des installations fixes, lorsqu'il s'agit de prévoir un accouplement embrayable et débrayable entre des arbres n'admettant entre eux, en direction axiale, aucun dé- placement ou un déplacement insuffisant.
Dans la fig. 4 on désigne par 51 et 52 les deux arbres qui, en vue de la clarté de l'exemple, sont décalés transversalement de faço4 exagérée, qui peuvent prendre des positions biaises l'un par rapport à l'autre et doivent donc être reliés l'un
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à l'autre à la manière d'une articulation à cardan.
Dans ce but, et conformémént à l'invention, les extrémités des arbres
51 et 5 ainsi que celles de l'arbre intermédiaire 53 portent chacune-un disque d'égale résistance 54 à 57. Entre, d'une part, les uisques 54 et 55 et, d'autre part, les/disques 56 et
57 sont insérés chaque fois, par exemple, deux disques doubles
58 à 61, constitués sous forme de pièces d'égale résistance.
Tous les disques d'égale résistance sont solidement reliés entre eux à leur ériphérie par des boulons.
Les disques d'égale résistance qui possèdent l'avantage en soi déjà important d'une consommation de matière aussi ré- duite que possible, permettent dans ce cas de réaliser une transmission de moment tournant sans jeu, ils occasionnent un faible effort de décalage resp.le remise en place et ont, en outre, l'avantage de constituer de purs corps de rotation qui, pour de grandes vitesses de rotation, n'exigent pas un équilibrage dynamique spécial. Il est aussi essentiellement important que le lien en forme d'articulation à cardan selon l'invention travaille sans usure, car la variation des posi- tions relatives des arbres 51 et 52 est uniquement absorbée par la déformation élastique, à l'exclusion de toutes pièces glissant l'une sur l'autre.
Le remplacement d'une articula- tion habituelle à cardan par la disposition conforme à l'in- vention présente donc des avantages non négligeables. conformément à la fig. 5, et en vue du changement d'orien- tation des pales a'hélice 71, l'arbre d'hélice 73 supporté en
72 est rendu mobile dans le sens longitudinal, tout jeu dans le sens périphérique étant évité, par le fait que l'arbre d' hélice 73 est relié à l'arbre précédent '74, allant vers la machine motrice et vers le palier de butée* principal, par deux disques simples et un disque double d'égale résistance
75, 76, 77,
parmi lesquels le disque 75 est calé fermement sur l'arbre 73 et le disque 77 sur 1'arbre.?4. Comme les disques d'égale résistance sont rigidesdans lesens de la rotation et ne présentent donc pas de jeu suivant la périphérie, des oscillations de torsion indéterminables par le calcul, ne, peuvent donc plus prendre naissance. Par l'insertion de plu- sieurs disques doubles d'égale résistance, l'arbre d'hélice peut être rendu déplaçable dans le sens longitudinal, dans toute mesure voulue.
Les mouvements de course plus ou moins amples de l'arbre 73 par rapport à un point fixe du corps de navire, dans le sens desflécnes P indiquées, suivant l'am- plitude donnée du déplacement: d'nélice, peuvent être captés de façon en soi connue et utilisés pour l'actionnement d'un dispositif de commande pour le réglage de l'hélice.
Le dispositif articulé automatique d'hélices déplaçables de navires qui est décrit ci-dessus, peut également être ap- pliqué en principe, avec les mêmes avantages, aux hélices 'd'avions dont les pales peuvent alors aussi s'orienter automa- tiquement, indépendamment de la vitesse de rotation donnée, , de manière à travailler au' déplacement maximum.