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Perfectionnements aux installations de force motrice et à leurs mécanismes de transmission.
Cette invention se rapporte à un mécanisme de transmis- sion pour relier entre eux un arbre rotatif et deux arbres à contre- rotation, c'est-à-dire tournant en sens contraires, ainsi qu'à une Installation motrice comportant ce mécanisme. Ce dernier peut être employé par exemple pour transmettre le mouvement d'un arbre de commande unique à deux arbres à contre-rotation actionnant des hé- lices aériennes correspondantes ou autres appareils récepteurs, ou réciproquement pour transmettre le mouvement de deux arbres de tur- bine à contre-rotation à un arbre récepteur unique.
Dans le mécanisme de transmission suivant la présente invention, reliant entre eux un arbre rotatif et deux arbres à contre-rotation, une roue dentée ou pignon fixé sur l'arbre men- tionné en premier lieu engrène une série de roues dentées fixées
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sur des arbres secondaires respectifs tourillonnés pour tour- ner autour d'axes fixes répartis circonférentiellement autour du premier arbre, et sur ces arbres secondaires sont également fixées les différentes roues dentées d'un Jeu de roues engre- nant chacune une roue dentée ou pignon à denture extérieure fixé sur l'un des arbres à contre-rotation et engrenant également une roue à denture interne fixée sur l'autre arbre à contre-rotation, ou bien, d'une manière équivalente,
les arbres secondaires peuvent porter chacun une paire de roues dentées, l'une des roues dentées de chaque paire appartenant à un jeu de roues dentées engrenant chacune un pignon ou roue à denture externe fixé sur l'un des arbres à contre-rotation, tandis que l'autre roue de chaque paire appartenant à un autre jeu de roues dentées engrène un pignon ou roue à denture interne fixé sur l'autre arbre à contre-rotation.
L'une des caractéristiques importantes de l'invention est que dans ces dispositions, les arbres à contre-rotation sont positivement reliée par des engrenages en prise et tournent tou- jours dans un rapport de vitesses déterminé qui est fonction des proportions fixées pour les différentes roues.
Parmi les applications de cette invention, on envisage l'utilisation de la transmission qui en fait l'objet à la place de celle qui fait l'objet du Brevet belge du 29 octobre 1,946.
On se propose spécialement d'utiliser cette transmission dans les installations motrices employées pour la propulsion des navires et autres mobiles, en avant et en arrière à volonté, au moyens d'une installation de turbine à fluide élastique. Pour cette application et d'autres encore, la transmission peut être employée conjointement avec des embrayages absorbant de la puissance tels que ceux décrits et représentés dans le Brevet précité, notamment pour arrêter sélectivement les arbres à contre-rotation, comme c'est nécessaire par exemple pour passer de .marche avant en marcne
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arrière et vice versa.
Dans la forme de construction ci-dessus.décrite où cha- cun des arbres secondaires porte une roue dentée engrenant à la fois un pignon ou roue à denture éxterne et une roue à denture interne, pour actionner des arbres à contre-rotation au moyen d'un arbre entraîneur unique, ces roues à denture externe et à denture interne, et par conséquent les arbres à contre-rotation qui y sont fixés respectivement, tournent à des vitesses de rota- tion différentes, et notamment l'arbre à contre-rotation solidaire de la roue à denture interne tourne une vitesse plus faible que celui qui est solidaire de la roue denture externe.
Comme, dans une installation de turbine à contre-rotation, les arbres ou élé- ments moteurs à contre-rotation de la turbine sont habituellement ,établis pour tourner à des vitesses égales quoique en sens opposés, cette forme de construction particulière du mécanisme de transmis- sion n'est généralement pas employée dans ces installations.
Toutefois, dans cette forme de construction du mécanisme de trans- mission, il est possible de réduire au minimum la différence iné- vitable de vitesses des arbres à contre-rotation en s'arrangeant pour que le diamètre de la roue dentée de l'arbre secondaire qui engrène à la fois les roues à denture externe et à denture interne soit faible en comparaison des diamètres des roues à denture ex- terne et à denture interne.
La transmission suivant cette invention peut être établi de manière à produire une réduction de vitesse entre un arbre mo- teur et des arbres- récepteurs à contre-rotation, ou artrement. En général, cette réduction de vitesse est déterminée par le rapport entre le diamètre du pignon ou roue dentée solidaire de l'arbre moteur et celui de la'roue dentée de l'arbre secondaire qutil en- grène.
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Cette forme de construction du mécanisme de transmission où les arbres secondaires portent deux séries de roues dentées en- grenant respectivement des roues à denture interne et à denture externe fisses respectivement aux arbres à contre-rotation est spécialement propre à être employée dans une installation motrice comportant une turbine à contre-rotation, vu que le rapport entre le diamètre de la roue à denture externe et celui de la roue de l'arbre secondaire engrenant avec celle-ci est rendu égal au rap- port entre le diamètre de la roue à denture interne et celui de la roue dentée de l'arbre secondaire engrenant cette dernière, cette disposition correspondant à des arbres à contre-rotation tournant à des vitesses égales et en sens opposés.
Dans cette forme de construction utilisée pour l'entraînement d'arbres à contre-rota- tion au moyen d'un arbre entraîneur unique, si le diamètre de la roue dentée de l'arbre secondaire qui engrène la roue dentée ou pignon fixé à cet arbre entraîneur est égal par exempt au double du diamètre de cette roue dentée ou pignon et le diamètre de la roue à denture interne est double de celui de la roue dentée de l'arbre secondaire qui l'engrène, et si le diamètre de la roue à denture externe est double de celui de la roue dentée de l'arbre secondaire qui l'engrené, les arbres à contre-rotation tourneront au quart de la vitesse de l'arbre entraîneur;
cette disposition convient particulièrement par exemple à une installation motrice, pour faire tourner deux hélices aériennes à contre-rotation à l'aide d'un arbre entraîneur unique.
Afin que l'invention soit bien comprise, on se référera ci-après, à titre d'exemple. aux dessins schématiques annexés, dans lesquels:
Fig. 1 est une vue en demi-coupe axiale de l'une des formes d'exécution du mécanisme de transmission suivant l'inven- tion, et
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Fige* 2 et 3 sont des vues en coupe transversale suivant les lignes II-II et III-III, respectivement, de la Fige 1;
Fig. 4 est une demi coupe axiale d'une autre forme de transmission suivant l'invention, et
Figs. 5, 6 et ? sont des vues en coupe transversale suivant les lignes V-v, VI-VI et VII-VII. respectivement, de la Fige 4.
Dans la disposition représentée sur les Fige. 1 à 3, un arbre 1 tournant toujours dans la même sens est relié par l'in- termédiaire d'une transmission conforme à l'invention à deux ar- bres indiquée en 2 et 3 comme étant logés l'un dans l'autre coaxia- lement à l'arbre 1. On supposera que les arbres 2 et 3 doivent être actionnés par l'arbre 1, bien que, comme on le comprendra, la transmission, soit également applicable à la commande de l'ar- bre 1 par les arbres 2 et 3.
Le mécanisme servant à transmettre le mouvement de l'arbre à sens constant de rotation 1 aux arbres interne et exter- ne à contre-rotation 2 et 3, respectivement, est enfermé dans une botte fixe 4 établie de manière à ménager des paliers 4a pour 1'ar bre 1, des paliers 4b pour l'arbre interne 2 et des paliers 4g pour l'arbre externe 3. Sur l'arbre 1 est fixé un pignon la qui engrène une série de roues dentées 5, au nombre de trois dans le cas considéré, qui sont fixées sur des arbres secondaires cor- respondants 6, tourillonnés dans des paliers 4 portés par la botte 4, et tournant autour d'axes fixes, répartis circonféren- tiellement à équidistance l'un, de l'autre autour des axes des arbres 1, 2, 3.
Sur les arbres secondaires 6 sont également fixées des roues dentées correspondantes 7, en un jeu de trois, engre- nant d'une part une roue d'engrenage à denture externe 2a fixée sur l'arbre interne 2 et d'autre part une roue d'engrenage à den- ture interne 3a fixée sur l'arbre externe 3.
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Pendant le fonctionnement, et en supposant que l'arbre 1 fasse tourner le pignon la dans le sens indiqué par une flèche sur la Fige 2. les roues 5 des arbres secondaires tournent dans le sens opposé comme c'est indiqué par les flecnes sur la Fig. 2, de telle sorte que, comme l'indiquent les flèches sur la Fig.3, les roues 7 des arbres secondaires, font tourner la roue d'en- grenage à denture externe 2a, et par conséquent l'arbre interne 2, dans le même sens que l'arbre 1, tandis qu'ils font tourner la roue à denture interne 3a, et par conséquent l'ombre 3, dans le sens opposé.
Evidemment, les arbres à contre-rotation 2,3 sont rac- cordés positivement par les engrenages à l'arbre 1 et sont action- nés pace dernier dans des rapports de vitesses déterminés par les proportions des engrenages en prise. Il est inévitable que la roue d'engrenage a denture interne 3a tourne à une plus faible vitesse que la roue d'engrenage à denture externe 2a de telle sorte que les arbres 3 et 2 tournent a des vitesses différentes; toutefois cette différence de vitesse peut être réduite à un minimum si l'on donne aux roues dentées des arores secondaires un diametre relativement faible par rapport aux diamètres des roues d'engrena- ge à denture externe et interne 2a et 3a respectivement.
De même, en donnant au pignon la un diamètre relativement faible par rap- port à celui des roues dentées 5 des arbres secondaires, on peut réduire la. vitesse moyenne des roues d'engrenage 2a et 3a et par conséquent des arbres en contre-rotation 2 et 3.
Dans le mécanisme de transmission des figsi. 4 à ? l'arbre moteur 21 est établi de manière à faire tourner les arbres concen- triques interne et externe 22 et 23 respectivement, en sens oppo- sés. L'engrenage est enfermé dans une boite 24 présentant des paliers 24a pour l'arbre 21, des paliers 24b pour l'arbre interne 2, et des paliers 24e pour l'arbre externe 23.
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A l'arbre 21 est fixé un pignon 21a engrenant une série de roues dentées 25, au nombre de trois dans le cas considéré, fixées sur des arbres secondaires correspondants 26 qui sont tou- rillonnés dans des paliers 24d de boite 24 pour tourner sur des axes fixes répartis circonférentiellement à équidistance l'un de l'autre, autour de l'axe des arbres 21 à 23.
Les arbres secondaires 20 sont pourvus de pignons COR6 respondants 26a engrenant une roue à denture externe 2éa fixée sur l'arbre interne 22. Sur les arbres secondaires 26 sont éga- lement fixées des roues dentées correspondantes 27 qui engrènent une roue à denture interne, 2"a, fixée sur l'arbre externe 23.
En fonctionnement, et en supposant que l'arbre 21 fasse tourner le pignon 21a dans le sens indiqué par la flèche sur la Fig. 5, les roues dentées 25 tournent dans le sens opposé comme c'est indiqué sur la Fig. 5, de telle sorte que, comme l'indique la Fig. 6, les pignons 26a font tourner la roue à denture externe 22a et par conséquent l'arbre interne 22 dans le même sens que l'arbre 21, tandis que comme l'indique la Fig. 7, les roues den- tées 27 des arbres secondaires font tourner la roue à denture interne 23a et par conséquent l'arbre externe 23, en sens opposé de l'arbre interne 22 et de l'arbre 21.
Evidemment dans ce mode d'exécution de la transmission les arbres à contre-rotation 22 et 23 sont positivement accouplés à l'arbre 21 et sont obligés de tourner conjointement avec de der- nier dans des rapports de vitesses déterminés par les proportions des engrenages en prise.
Lorsque le rapport entre les diamètres des roues dentées 22a et 26a respectivement est égal au rapport entre les diamètres des roues dentées 23a et 27, les arbres 22 et 23 tournent à des vitesses égales en sens opposés. De même, lorsque ces rapports et le rapport entre les diamètres de la roue dentée 25 et du pignon
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21 sont tous égaux à 2 par exemple, les arbres a contre-rotation 22 et 23 tournent tous deux au quart de la, vitesse de l'arbre 21.
Sous ses deux formes d'exécution ici décrites et repré- sentées, le mecanisme de transmission convient pour une installa- tion motrice telle que celle décrite et représentée dans le Brevet Belge du 29 octobre 1940.
REVENDICATIONS ---------------------------
1.- Mécanisme de transmission de mouvement entre un arbre tournant dans un sens constant à deux arbres tournant à contre-rotation, c'est-à-dire en sens inverse l'un de l'autre, caractérisé en ce qu'une roue dentée ou pignon fixé sur l'arbre à sens de rotation constant engrène une série de roues dentées fixées sur des arbres secondaires correspondants tourillonnés de manière à pouvoir tourner autour d'axes fixes répartis circon- férentiellement autour de l'arbre principal, un jeu de roues dentées également fixées sur les arbres secondaires correspondants engre- nant chacune un pignon ou roue à denture externe fixé sur l'un des arbres à contre-rotation et engrenant chacune un pignon ou roue a denture interne fixé sur le second arbre a contre-rota- tion, ou bien, d'une manière équivalente,
des paires de roues dentées fixées sur les arbres secondaires étant @isposées de ma- nisre que lune des roues de chaque paire fasse partie d'un Jeu ae roues dentées engrenant chacune un pignon ou roue à denture externe fixé sur l'un des arbres a contre rotation tandis que l'autre roue de chaque paire fait partie d'un autre jeu de roues dentées engrenant chacune un pignon ou roue a denture in- terne fixé sur l'autre des arbres en contre-rotation.
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Improvements to motive power installations and their transmission mechanisms.
This invention relates to a transmission mechanism for interconnecting a rotating shaft and two counter-rotating shafts, that is to say rotating in opposite directions, as well as to a power plant comprising this mechanism. The latter can be used, for example, to transmit the movement of a single control shaft to two counter-rotating shafts actuating corresponding air propellers or other receiving devices, or vice versa to transmit the movement of two turbine shafts. counter-rotating to a single drive shaft.
In the transmission mechanism according to the present invention, interconnecting a rotating shaft and two counter-rotating shafts, a toothed wheel or pinion fixed to the shaft mentioned in the first place meshes a series of fixed toothed wheels.
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on respective secondary shafts journalled to rotate around fixed axes distributed circumferentially around the first shaft, and on these secondary shafts are also fixed the different toothed wheels of a set of wheels each generating a toothed wheel or pinion to external toothing fixed on one of the counter-rotating shafts and also meshing an internally toothed wheel fixed on the other counter-rotating shaft, or, in an equivalent manner,
the secondary shafts can each carry a pair of toothed wheels, one of the toothed wheels of each pair belonging to a set of toothed wheels each meshing with a pinion or external toothed wheel fixed on one of the counter-rotating shafts, while that the other wheel of each pair belonging to another set of toothed wheels meshes with a pinion or internal toothed wheel fixed on the other counter-rotating shaft.
One of the important characteristics of the invention is that in these arrangements the counter-rotating shafts are positively connected by meshing gears and always rotate in a determined speed ratio which is a function of the proportions fixed for the different wheels.
Among the applications of this invention, the use of the transmission which is the subject thereof is envisaged in place of that which is the subject of the Belgian patent of October 29, 1946.
It is especially proposed to use this transmission in the power plants used for the propulsion of ships and other moving bodies, forward and backward at will, by means of an elastic fluid turbine installation. For this and other application, the transmission can be employed in conjunction with power-absorbing clutches such as those described and shown in the aforementioned patent, particularly to selectively stop counter-rotating shafts, as required by example to go from forward to walking
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back and vice versa.
In the form of construction described above where each of the secondary shafts carries a toothed wheel meshing both an external pinion or toothed wheel and an internal toothed wheel, to actuate counter-rotating shafts by means of 'a single drive shaft, these externally toothed and internally toothed wheels, and therefore the counter-rotating shafts attached thereto respectively, rotate at different rotational speeds, and in particular the counter-rotating shaft integral with the internal toothed wheel rotates at a slower speed than that which is integral with the external toothed wheel.
As, in a counter-rotating turbine installation, the counter-rotating shafts or driving elements of the turbine are usually established to rotate at equal speeds albeit in opposite directions, this particular form of construction of the transmission mechanism - sion is not generally used in these installations.
However, in this form of construction of the transmission mechanism, it is possible to minimize the unavoidable difference in the speeds of the counter-rotating shafts by arranging that the diameter of the toothed wheel of the shaft secondary which meshes both the externally toothed and internally toothed wheels is small compared to the diameters of the externally toothed and internally toothed wheels.
The transmission according to this invention can be set up so as to produce a reduction in speed between a drive shaft and counter-rotating, or biasing, receiver shafts. In general, this reduction in speed is determined by the ratio between the diameter of the pinion or toothed wheel integral with the motor shaft and that of the toothed wheel of the secondary shaft which it engages.
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This form of construction of the transmission mechanism in which the secondary shafts carry two series of toothed wheels meshing respectively smooth internally toothed and externally toothed wheels respectively to the counter-rotating shafts is especially suitable for use in a power plant comprising a counter-rotating turbine, since the ratio between the diameter of the external toothed wheel and that of the secondary shaft wheel meshing with it is made equal to the ratio between the diameter of the toothed wheel internal and that of the toothed wheel of the secondary shaft meshing the latter, this arrangement corresponding to counter-rotating shafts rotating at equal speeds and in opposite directions.
In this form of construction used for driving counter-rotating shafts by means of a single drive shaft, if the diameter of the toothed wheel of the secondary shaft which meshes with the toothed wheel or pinion attached to this drive shaft is equal by free to twice the diameter of this toothed wheel or pinion and the diameter of the internal toothed wheel is double that of the toothed wheel of the secondary shaft which meshes it, and if the diameter of the wheel with external toothing is double that of the toothed wheel of the secondary shaft which engages it, the counter-rotating shafts will turn at quarter of the speed of the driving shaft;
this arrangement is particularly suitable, for example, for a power plant, for rotating two counter-rotating aerial propellers using a single drive shaft.
In order for the invention to be fully understood, reference will be made below by way of example. to the accompanying schematic drawings, in which:
Fig. 1 is an axial half-sectional view of one of the embodiments of the transmission mechanism according to the invention, and
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Fig * 2 and 3 are cross-sectional views taken along lines II-II and III-III, respectively, of Fig 1;
Fig. 4 is an axial half section of another form of transmission according to the invention, and
Figs. 5, 6 and? are cross-sectional views taken along lines V-v, VI-VI and VII-VII. respectively, from Fig.4.
In the arrangement shown on Figs. 1 to 3, a shaft 1 always rotating in the same direction is connected by means of a transmission according to the invention with two shafts indicated at 2 and 3 as being housed one inside the other. coaxial with shaft 1. It will be assumed that shafts 2 and 3 are to be actuated by shaft 1, although, as will be understood, the transmission is also applicable to the control of shaft 1 by trees 2 and 3.
The mechanism for transmitting the movement of the constant direction of rotation shaft 1 to the internal and external counter-rotating shafts 2 and 3, respectively, is enclosed in a fixed boot 4 established so as to provide bearings 4a for 1'ar bre 1, bearings 4b for the internal shaft 2 and bearings 4g for the external shaft 3. On the shaft 1 is fixed a pinion 1a which meshes a series of toothed wheels 5, three in number in the case considered, which are fixed on corresponding secondary shafts 6, journaled in bearings 4 carried by the truss 4, and rotating around fixed axes, distributed circumferentially at equidistant from each other around axes of shafts 1, 2, 3.
Corresponding toothed wheels 7 are also attached to the secondary shafts 6, in a set of three, generating on the one hand an external toothed gear wheel 2a fixed on the internal shaft 2 and on the other hand a wheel. internally toothed gear 3a fixed on the outer shaft 3.
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During operation, and assuming that the shaft 1 rotates the pinion 1a in the direction indicated by an arrow on Fig 2. the wheels 5 of the secondary shafts rotate in the opposite direction as indicated by the flecnes on the Fig. 2, so that, as shown by the arrows in Fig. 3, the wheels 7 of the secondary shafts, rotate the outer toothed gear 2a, and therefore the inner shaft 2, in the same direction as the shaft 1, while they rotate the internal gear 3a, and therefore the shade 3, in the opposite direction.
Obviously, the counter-rotating shafts 2,3 are positively connected by the gears to the shaft 1 and are actuated last in speed ratios determined by the proportions of the gears in engagement. It is inevitable that the internally toothed gear wheel 3a rotates at a slower speed than the externally toothed gear wheel 2a so that the shafts 3 and 2 rotate at different speeds; however, this difference in speed can be reduced to a minimum if the secondary toothed wheels are given a relatively small diameter compared to the diameters of the external and internal gear wheels 2a and 3a respectively.
Likewise, by making the pinion 1a relatively small in diameter relative to that of the toothed wheels 5 of the secondary shafts, 1a can be reduced. average speed of gear wheels 2a and 3a and therefore of counter-rotating shafts 2 and 3.
In the transmission mechanism of figsi. 4 to? the motor shaft 21 is established so as to rotate the inner and outer concentric shafts 22 and 23, respectively, in opposite directions. The gear is enclosed in a box 24 having bearings 24a for the shaft 21, bearings 24b for the inner shaft 2, and bearings 24e for the outer shaft 23.
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To the shaft 21 is fixed a pinion 21a meshing a series of toothed wheels 25, three in number in the case considered, fixed on corresponding secondary shafts 26 which are twisted in bearings 24d of box 24 to rotate on fixed axes distributed circumferentially at equidistant from each other, around the axis of shafts 21 to 23.
The secondary shafts 20 are provided with corresponding COR6 pinions 26a meshing an external toothed wheel 2ea fixed to the internal shaft 22. On the secondary shafts 26 are also fixed corresponding toothed wheels 27 which mesh with an internal toothed wheel, 2 "a, fixed on the external shaft 23.
In operation, and assuming that the shaft 21 rotates the pinion 21a in the direction indicated by the arrow in FIG. 5, the toothed wheels 25 rotate in the opposite direction as shown in FIG. 5, so that, as shown in FIG. 6, the pinions 26a rotate the outer toothed wheel 22a and hence the inner shaft 22 in the same direction as the shaft 21, while as shown in FIG. 7, the toothed wheels 27 of the secondary shafts rotate the internal toothed wheel 23a and consequently the external shaft 23, in the opposite direction of the internal shaft 22 and the shaft 21.
Obviously in this embodiment of the transmission the counter-rotating shafts 22 and 23 are positively coupled to the shaft 21 and are forced to rotate together with the last in speed ratios determined by the proportions of the gears in action. taken.
When the ratio between the diameters of the toothed wheels 22a and 26a respectively is equal to the ratio between the diameters of the toothed wheels 23a and 27, the shafts 22 and 23 rotate at equal speeds in opposite directions. Likewise, when these ratios and the ratio between the diameters of the toothed wheel 25 and the pinion
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21 are all equal to 2 for example, the counter-rotating shafts 22 and 23 both rotate at a quarter of the speed of the shaft 21.
In its two embodiments described and represented here, the transmission mechanism is suitable for a power plant such as that described and represented in the Belgian Patent of October 29, 1940.
CLAIMS ---------------------------
1.- Movement transmission mechanism between a shaft rotating in a constant direction with two shafts rotating counter-rotating, that is to say in the opposite direction to each other, characterized in that a wheel toothed or pinion fixed on the shaft with constant direction of rotation meshes a series of toothed wheels fixed on corresponding secondary shafts journaled so as to be able to rotate about fixed axes distributed circumferentially around the main shaft, a set of toothed wheels also fixed on the corresponding secondary shafts each generating a pinion or external toothed wheel fixed on one of the counter-rotating shafts and each meshing with a pinion or internal toothed wheel fixed on the second counter-rotating shaft - tion, or, in an equivalent manner,
pairs of toothed wheels fixed on the secondary shafts being @ isposed so that one of the wheels of each pair forms part of a set of toothed wheels each meshing with a pinion or external toothed wheel fixed on one of the shafts a against rotation while the other wheel of each pair is part of another set of toothed wheels each meshing with a pinion or internally toothed wheel fixed to the other of the counter-rotating shafts.
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