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TRANSMISSION A ENGRENAGES,DE RENVERSEMENT DE MARCHE ET/OU DE
CHANGEMENT DE VITESSE POUR NAVIRES.
Il est connu de commander l'arbre d'hélice d'un navire par la puissance combinée de plusieurs moteurs à combustion interne, notamment des moteurs Diesel, avec interposition d'un système d'engrenages. Afin d'é- viter dans ce cas une destruction rapide des dents des engrenageson peut soit compenser les différences entre les vibrations dues à la torsion dans les différents moteurs à l'aide de transmissions hydrauliques à glissement, soit synchroniser la marche de ces moteurs en réunissant les arbres des pig- nons de la transmission à engrenages aux villebrequins des moteurs de telle façon que les positions de ces villebrequins soient toujours géométriquement identiques et que 19 ordre d'allumage de ces moteurs coincide dans le temps.
Toutefois, cette dernière disposition n'était applicable jus- qu'à présent que lorsque les pignons étaient clavetés sur ,les arbres moteurs, et la roue dentée correspondante sur 19 arbre d'hélice. Par conséquent, les moteurs devaient être directement réversibles pour permettre un passage de la marche avant à la marche arrière.,
Dans les mécanismes de renversement de marche et de changement de vitesse qui sont aussi avantageux dans la propulsion de navires que dans celle des automobiles, et quiy dans les navires également, nécessitent un passage rapide d'une vitesse à l'autre, les moteurs étant en marche., les embrayages . qui enclenchent avec patinage, à savoir surtout les embrayages à friction sont inévitables.
Or,, le synchronisme des moteurs serait dérangé à chaque changement de vitesse avec de tels embrayages.
Grâce à la. présente invention, la marche synchrone est maintenue même lorsqu)il est fait usage de mécanisme pour changement de vitesse.
L'invention a donc pour objet une transmission dans laquelle un seul arbre d'hélice est commandé en commuu par plusieurs moteurs par l'inter- médiaire d'un mécanisme de renversement., d'un mécanisme de renversement et ré-
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ducteur ou d'un mécanisme de changement de vitesse. Pour obtenir les deux sens de marche de l'hélice, on prévoit deux jeux d'engrenages indépendants, constitués chacun par une roue dentée montée sur l'arbre d'hélice et des pignons correspondants montés sur les arbres moteurs. Chaque jeu d'engre- nages peut être embrayé cependant que le moteur est en marche.
Lors de la manoeuvre des engrenages en marche, le synchronisme des moteurs est maintenu constamment par le fait qu'au moins une des roues dentées de l'arbre d'héli- ce est folle, tandis que les pignons engrenant avec cette roue sont clavetés sur les arbres moteurs. On obtient ainsi que les moteurs restent toujours couplés desmodromiquement, même pendant une manoeuvre de changement de vitesse de sorte qu'ils tournent exactement à la même vitesse. De plus, les ville- brequins des moteurs doivent être accouplés aux arbres des pignons de la trais - mission de telle :façon que les positions des villebrequins soient géométri- quement identiques et que les ordres d'allumage de ces moteurs coïncident dans le temps.
Les dessins ci-joints montrent des exemples d'exécution de l'in- vention.
Les figures 1 et 2 montrent respectivement les cercles primitifs et un plan des engrenages d'une transmission de renversement et de réduction.
Les figures 3 et 4 sont des vues correspondantes, mais relatives à une transmission à deux vitesses avant,combinée avec une transmission de renversement.
Dans les figures 1 et 2, le chiffre 1 désigne les moteurs accou- plés aux arbres des pignons de la transmission à l'aide d'embrayages à dents cylindriques ou à griffes, 3 et 4. Le jeu d'engrenages pour la marche avant est constitué par les pignons 5 à embrayages A, montés sur les prolongements 2 des arbres moteurs,ainsi que la roue dentée 6 calée sur l'arbre d'hélice 7 ; pour la marche arrière, on prévoit sur les prolongements 2, les pignons clavetés 8 et en prise, par l'intermédiaire des pignons de renversement 10 montés sur les arbres 9, avec la roue dentée. 11 montée sur l'arbre d'hélice
7 sur lequel elle peut tourner librement et dont elle peut être solidarisée à l'aide de l'embrayage B.
Pour la "marche avant 9 on déclenche l'embrayage B et l'on en- clenche les embrayages A. Pour la "marche arrière!! on déclenche les embraya- ges A et l'on enclenche l'embrayage B. Lorsque les embrayages A et B sont déclenchés, l'arbre d'hélice est arrêté, cependant que les moteurs continuent à tourner toujours dans le même sens. La synchronisation est assurée dans tous les cas, car les pignons 8 sont clavetés sur les arbres moteurs, de sorte que les arbres moteurs sont également couplés desmodromiquement par l'inter- médiaire des engrenages 8, 10 et 11 en prise desmodromique.
De plus, les parties complémentaires 3 et 4 des accouplements doivent évidem- ment être réunies de telle façon que les positions des manivelles des diffé- rents moteurs soient géométriquement identiques et que leurs ordres d'allumage coïncident dans le temps.
La transmission à deux vitesses avant, avec addition d'un engre- nage de renversement, suivant les figures 3 et 4, comporte également des pig- nons 12 clavetés sur les prolongements 2, mais qui, dans ce cas, sont en pri- se directement avec la roue dentée 13 montée sur l'arbre d'hélice 7 et pouvant être solidarisée de celui-ci à l'aide de l'embrayage B. Ainsi, cette transmis- sion assure également un couplage desmodromique des moteurs de commande.
Pour assurer le synchronisme, on prévoit, ici également, un tel couplage des villebrequins des moteurs avec les arbres 2 des pignons,.par l'intermédiaire des accouplements 3 et 4, qu'il en résulte une position toujours géométrique- ment identique des manivelles et une coïncidence dans le temps des ordres d'allumage. Dans le deuxième jeu d'engrenages comportant les éléments dentés 14 et 15, les pignons 14 sont montés fous sur les arbres moteurs 2, dont ils peuvent être solidarisés par les embrayages A.
La roue dentée 15 est clavetée
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sur l'abre 7l Ici, on réalise le renversement de marche par la prévision, au-dessus des roues dentées 13 et 15, d'un arbres auxiliaire 16 portant le pignon claveté 17 et le pignon 18 pouvant être solidarisé de cet arbre, ' à @ l'aide de l'embrayage C, ainsi que par la prévision du pignon de renverse- ment 19 sur l'arbre 20. Le pignon 18 engrène directement avec la roue dentée 13,tandis que le pignon 17 engrène indirectement avec la roue dentée 15 par l'intermédiaire du pignon de renversement 19.
Pour les deux marches avant., on déclenche les deux embrayages C et B et 1?on enclenche les embrayages A, ou l'on déclenche C et A, cepen- dant que l'on enclenche l'embrayage B. Pour la marche arrière, on déclenche les embrayages A et B et 1?on enclenche 1?embrayage C. Dans cette transmis- sion également, l'engrenage comportant les éléments 12 et 13 d'une part, et la liaison rigide entre les pignons 12 et les arbres moteurs d'autre part assurent le couplage desmodromique des moteurs de commande nécessaire pour le synchronisme permanent de ceux-ci, quelle que soit la manoeuvre de la trans- mission.
La transmission suivant les figures 3 et 4 peut également être construite pour trois vitesses avant il suffit à cette fin de supprimer le pignon de renversement 19 et de mettre le pignon 17 en prise directe avec la roue dentée 15 au lieu du pignon 19. Il va de soi qu'il faut dans ce cas veiller à ce que les diamètres des engrenages 13 et 18 ou 15 et 17 soient accordés mutuellement de façon à réaliser le nouveau rapport de réduction re- cherché entre le nombre de tours des moteurs et celui de l'hélice.
Finalement, on peut conserver le mécanisme de renversement indi- qué par les pignons 17, 18 et 19 et réaliser une troisième marche avant pour l'hélice par la prévision d'un arbre auxiliaire avec un pignon embrayable et un pignon non embrayable, respectivement en prise avec les roues dentées 13 et 15 montées sur l'arbre d'hélice.
En ce qui concerne les couples à transmettre par les embrayages, il est à noter que.- dans les figures 2 et 4, les embrayages A sont montés sur les arbres moteurs à rotation rapide, et peuvent donc présenter des dimensions et un poids relativement réduits. Par contre, les embrayages B doivent absor- ber la puissance combinée des deux moteurs et sont montés sur l'arbre d'héli- ce à rotation tenter ils doivent donc absorber des couples notablement plus élevés.
Comme on dispose d'un espace suffisant pour des embrayages de grand diamètre, de sorte que les efforts pouvant être transmis par ces accou- plements augmentent dans de grandes proportions, la.réalisation de tels embray- ages n'offre généralement aucune difficulté. Toutefois,au cas où le couple deviendrait trop important pour assurer une prise efficace de l'embrayage B, les embrayages des jeux d'engrenages 8 10 et 11 et 12 et 13 pourront égale- ment être prévus dans les pignons montés sur les.arbres moteurs.
Pour mainte- nir le synchronisme dans ce cas, on doit prévoit un engrenage spécial compor- tant deux pignons clavetés sur les prolongements des arbres moteurs et une grande roue dentée en prise avec ceux-ci;, montée folle sur 1-'arbre d'hélice.
Cet engrenage supplémentaire assureras ici également, et en permanence, le cou- plage desmodromique des arbres moteurs et le synchronisme des moteurs.
Les embrayages'seront de préférence du type à friction, notamment à disques. Ces derniers combinent la possibilité d'un enclenchement à patina- ge avec une prise efficace, tout en présentant un faible diamètre et une pres- sion d'application normale des surfaces de friction. De tels embrayages peu- vent être encastrés dans les roues dentées ou les pignons dans la plupart des variantes de la transmission suivant l'invention, ce qui permet d'utiliser des arbres de faible longueur et d'une résistance élevée à la friction, de sorte qu'il suffit de prévoir normalement deux paliers pour chaque arbre.:-!. Le carter des engrenages présente de ce fait des dimensions particulièrement réduites et n'implique quun faible encombrement en longueur dans la chambre des machines.
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GEAR, SHIFT AND / OR GEAR TRANSMISSION
SHIP SPEED CHANGE.
It is known to control the propeller shaft of a ship by the combined power of several internal combustion engines, in particular diesel engines, with the interposition of a gear system. In order to avoid in this case a rapid destruction of the teeth of the gears, it is possible either to compensate for the differences between the vibrations due to torsion in the different motors by means of hydraulic slip transmissions, or to synchronize the operation of these motors by joining the pin shafts of the gear transmission to the engine crankshafts in such a way that the positions of these crankshafts are always geometrically identical and that the firing order of these engines coincides in time.
However, the latter provision has hitherto only been applicable when the pinions are keyed on the drive shafts and the corresponding toothed wheel on the propeller shaft. Consequently, the motors had to be directly reversible to allow a change from forward to reverse.,
In reversing and shifting mechanisms which are as advantageous in the propulsion of ships as in that of automobiles, and which in ships as well, require a rapid change from one gear to another, the engines being running., the clutches. that engage with slippage, namely especially friction clutches are inevitable.
However, the synchronism of the engines would be disturbed at each change of speed with such clutches.
Thanks to the. In the present invention, synchronous operation is maintained even when use is made of a gear change mechanism.
The object of the invention is therefore a transmission in which a single propeller shaft is commanded in commu by several motors by the intermediary of a reversing mechanism., Of a reversing mechanism and re-
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driver or gear change mechanism. To obtain the two directions of operation of the propeller, two sets of independent gears are provided, each consisting of a toothed wheel mounted on the propeller shaft and corresponding pinions mounted on the drive shafts. Each set of gears can be engaged while the engine is running.
When maneuvering the gears in motion, the synchronism of the motors is constantly maintained by the fact that at least one of the toothed wheels of the propeller shaft is idle, while the pinions meshing with this wheel are keyed on. the drive shafts. The result is that the motors always remain desmodromically coupled, even during a gear change maneuver, so that they turn at exactly the same speed. In addition, the engine crankshafts must be coupled to the transmission pinion shafts in such a way that the positions of the crankshafts are geometrically identical and that the firing orders of these engines coincide in time.
The accompanying drawings show exemplary embodiments of the invention.
Figures 1 and 2 show pitch circles and a plane of the gears of a reversing and reduction transmission, respectively.
Figures 3 and 4 are corresponding views, but relating to a transmission with two forward speeds, combined with a reversing transmission.
In figures 1 and 2, the number 1 designates the motors coupled to the shafts of the transmission pinions by means of clutches with cylindrical teeth or claws, 3 and 4. The set of gears for forward travel consists of the pinions 5 with clutches A, mounted on the extensions 2 of the drive shafts, as well as the toothed wheel 6 wedged on the propeller shaft 7; for reverse gear, the keyed gears 8 are provided on the extensions 2 and in engagement, via the reversing gears 10 mounted on the shafts 9, with the toothed wheel. 11 mounted on the propeller shaft
7 on which it can turn freely and to which it can be secured using the clutch B.
For "forward gear 9, the clutch B is released and the clutches A are engaged. For" reverse gear !! we release the clutches A and we engage the clutch B. When the clutches A and B are released, the propeller shaft is stopped, while the engines continue to turn in the same direction. Synchronization is ensured in all cases, since the pinions 8 are keyed to the drive shafts, so that the drive shafts are also desmodromically coupled via the gears 8, 10 and 11 in desmodromic engagement.
In addition, the complementary parts 3 and 4 of the couplings must obviously be brought together in such a way that the positions of the cranks of the different engines are geometrically identical and that their firing orders coincide in time.
The transmission with two forward speeds, with the addition of a reversing gear, according to figures 3 and 4, also comprises pins 12 keyed on the extensions 2, but which, in this case, are taken. directly with the toothed wheel 13 mounted on the propeller shaft 7 and which can be secured to the latter using the clutch B. Thus, this transmission also ensures desmodromic coupling of the control motors.
To ensure synchronism, provision is made here also for such a coupling of the crankshafts of the motors with the shafts 2 of the pinions, via the couplings 3 and 4, that this always results in a geometrical identical position of the cranks. and a coincidence in time of the ignition orders. In the second set of gears comprising the toothed elements 14 and 15, the pinions 14 are mounted idle on the drive shafts 2, to which they can be secured by the clutches A.
The toothed wheel 15 is keyed
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on the abre 7l Here, one realizes the reversal of course by the provision, above the toothed wheels 13 and 15, of an auxiliary shaft 16 carrying the keyed pinion 17 and the pinion 18 which can be secured to this shaft, ' by means of the clutch C, as well as by the provision of the reversing pinion 19 on the shaft 20. The pinion 18 meshes directly with the toothed wheel 13, while the pinion 17 engages indirectly with the wheel toothed 15 through the reversing pinion 19.
For the two forward gears, we release the two clutches C and B and 1? We engage the clutches A, or we release C and A, while engaging the clutch B. For reverse gear , the clutches A and B are released and the clutch C is engaged. Also in this transmission, the gear comprising the elements 12 and 13 on the one hand, and the rigid connection between the pinions 12 and the shafts The motors on the other hand provide the desmodromic coupling of the control motors necessary for the permanent synchronism of the latter, whatever the operation of the transmission.
The transmission according to Figures 3 and 4 can also be constructed for three forward speeds it suffices for this purpose to remove the reversing pinion 19 and put the pinion 17 in direct engagement with the toothed wheel 15 instead of the pinion 19. It will Obviously, it is necessary in this case to ensure that the diameters of the gears 13 and 18 or 15 and 17 are mutually matched so as to achieve the new reduction ratio sought between the number of revolutions of the motors and that of the 'propeller.
Finally, it is possible to keep the reversal mechanism indicated by the gears 17, 18 and 19 and to carry out a third forward gear for the propeller by providing an auxiliary shaft with a clutchable pinion and a non-clutchable pinion, respectively in taken with the toothed wheels 13 and 15 mounted on the propeller shaft.
With regard to the torques to be transmitted by the clutches, it should be noted that - in figures 2 and 4, the clutches A are mounted on the fast rotating drive shafts, and can therefore have relatively small dimensions and weight . On the other hand, the clutches B must absorb the combined power of the two motors and are mounted on the rotating propeller shaft to attempt to absorb significantly higher torques.
Since there is sufficient space for large diameter clutches, so that the forces which can be transmitted by these couplings increase in great proportions, the realization of such clutches does not generally present any difficulty. However, should the torque become too great to ensure effective engagement of clutch B, the clutches of gear sets 8 10 and 11 and 12 and 13 may also be provided in the pinions mounted on the shafts. engines.
In order to maintain synchronism in this case, a special gear must be provided comprising two keyed pinions on the extensions of the drive shafts and a large toothed wheel in mesh with these;, idle mounted on the shaft of the drive shaft. propeller.
This additional gear will here also ensure, and permanently, the desmodromic coupling of the drive shafts and the synchronism of the motors.
The clutches will preferably be of the friction type, in particular with discs. These combine the possibility of slip engagement with efficient engagement, while having a small diameter and normal application pressure of the friction surfaces. Such clutches can be embedded in the toothed wheels or the pinions in most variants of the transmission according to the invention, which makes it possible to use shafts of short length and high resistance to friction, so that it is normally sufficient to provide two bearings for each shaft :- !. The gear housing therefore has particularly small dimensions and involves only a small overall length in the machine room.