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= ROUE REDUCTRICE DE VITESSE '
L'invention concerne une roue réductrice de vitesse permettant une très grande réduction sous un encombrement réduit.
Cette roue réductrice peut, suivant son principe, trouver son application dans l'entraînement de toutes machines nécessitant une très grande réduction de vitesse, là où les réducteurs classiques tiennent un encombrement très grand.
Parmi ce genre de réduction, on connaît des réducteurs à arbre creux qui peuvent se placer sur l'arbre de la machine à entraîner. Ces réducteurs sont très encombrants et lourds, ne dépassant pas des réductions de un vingtième, ne peuvent transmettre que des puissances très limitées.
On connaît également des roues réductrices à système planétaire, mais ce principe se limite à de faible réduction du fait de leur encombrement.
La roue réductrice de vitesse selon l'invention comporte deux engrenages à denture extérieure, concentriques entre eux et par rapport à la roue qui forme carter, ces deux engrenages peuvent tourner librement par rapport au carter. Un de ces engrenage à un moyeu permettant, d'une part d'y introduire et caler l'arbre de la machine à rendre en mouvement, d'autre part
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et sur un coté du moyeu, recevoir par l'intermédiaire de deux roulements le deuxième engrenage à denture extérieure qui tournera librement sur le premier. Ce deuxième engrenage aura son moyeu qui se prolongera jusqu'à l'extérieur du carter pour y recevoir un bras de réaction qui immobilisera l'engrenage par rapport à tout l'ensemble. Ces engrenages ayant un diamètre primitif à la denture légèrement différent.
Cette roue comporte également deux couronnes à denture intérieure concentriques et solidaires entre elles, ces deux couronnes sont exentrées par rapport à la roue formant carter.et par rapport aux engrenages à denture extérieure. Les diamètres des exentriques reçoivent chacun un roulement sur lesquels viendra se fixer les deux couronnes à denture intérieure. Ces deux couronnes ont un diamètre primitif à la denture légèrement différent et correspondant respectivement à l'engrenement en un point aux deux engrenages à denture extérieure. Les deux parois portant les exentriques tournent sur les moyeux des engrenages par l'intermédiaire de roulements.
Une jante est fixée rigidement à ces deux parois, cette jante sera soit, lisse pour recevoir une courroie plate, à gorges trapézoïdales pour recevoir des courroies de même section, à denture extérieure qui sera engrenée par un pignon denté.
Ce système permet également un assemblage plus rationel, la jante qui serait pourvue sur son diamètre extérieur de disques en tôles fines de fer, empilés, pour former le rotor d'un moteur élèctrique. Ce rotor avec réducteur incorporé tournerait dans un stator bobiné. Ce stator serait maintenu et centré par rapport au rotor, d'un coté, par une paroi qui prendrait la place du bras de réaction sur le moyeu de l'engrenage immobile, de l'autre coté, d'une seconde paroi dans laquelle tournerait le moyeu de l'engrenage à vitesse réduite. Un bras de réaction maintiendrait le stator immobile,.
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Cet ensemble, moteur électrique avec réducteur incorporé dans le rotor, pourrait au lieu d'avoir une douille creuse pour recevoir l'arbre de la machine à entraîner, avoir un arbre sortant pour accoupler la machine à l'aide d'un manchon d'accouplement, dans ce cas le groupe moteur réducteur serait sur pattes pour son placement sur socle où à emboîtement diamétral,
La rotation de la roue entraine par l'intermédiaire des deux parois, les exentriques, obligeant les couronnes à denture intérieure à-parcourir les dents des engrenages à denture extérieure. Ce mouvement entraine l'engrenage libre à une rotation réduite.
Le principe de fonctionnement d'une roue réductrice selon l'invention peut être mieux compris en se référant aux dessins annexés qui représentent à titre d'exemple un mode de réalisation d'une telle roue réductrice.
Les figures I et 2 représentent des schémas destinés à indiquer le principe de fonctionnement de la roue réductrice.
La figure 3 à l'échelle un tiers, représente une coupe axiale longitudinale d'une roue réductrice de vitesse selon le principe de l'invention, tandis que la figure 4 à l'échelle un cinquième, représente une coupe transversale suivant les flèches X - X' de la figure 3.
Le principe de fonctionnement de la roue réductrice de vitesse de l'invention peut s'expliquer théoriquement comme suit,
Nous choisirons pour l'exemple un rapport de vitesse de 1/100.
La figure I, représente un ensemble en perspective, deux engrenages I et 2, concentriques par rapport à l'axe 5 sont disposés l'un à coté de l'autre et maintenus dans leurs positions par des supports sur leurs axes respectifs, les supports sont reperés en 8 sur la figure. L'engrenage 2 étant immobilisé par le bras de réaction n 7 et l'engrenage n I tournant librement.
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L'engrenage n 2 aura 101 dents et l'engrenage n I aura 100 dents. Deux couronnes 3 et 4 solidaires entre elles, concentriques par rapport l'axe n 6. donc exentrées par rapport à l'axe 5. La valeur de l'exentrage sera de la moitié des différences des diamètres primitifs aux dentures des engrenages
I et 2 et des couronnes 3 et 4. Dans notre exemple la différence sera de 3 dents ( dents pointues ). La couronne 4 aura 104 dents et la couronne 3 aura 103 dents, 1*exentrage aura la valeur suivante: (104 x M)-(IOIx M)= (103 x M)-(100 x Il) = 1,5 M.
2 2 M étant le module.
Si nous faisons tourner les couronnes pour que les dentures restent toujours en contacts et parcourent périphériquement leurs engrenages respectifs, nous ferons décrire un cercle à l'axe n 6. Dans notre exemple ce cercle décrira dans l'espace un diamètre de 3 M.
A la révolution complète, toutes les dents de l'engrenage 2 auront étés parcourues ainsi que les dents de l'engrenage I, mais comme l'engrenage I possède une dent en moin que l'engrenage 2, l'engrenage I aura avancé de (@M x IOI)-(@ M x 100)= 16 M soit une dent ce qui correspond à 1/100 de tour de l'engrenage n I. Donc il faudra faire parcourir 100 fois les dents de l'engrenage 2 par les couronnes pour que l'engrenage n I tourne de I tour complet, ce qui nous donne un rapport de 1/100.
Nous conclurons que le numérateur sera la différence de dent entre les engrenages I et 2 et que le dénominateur sera l'engrenage possédant le plus petit nombre de dent, dans notre exemple l'engrenage mobile n I.
Si au contraire nous inversons les deux engrenages, que nous mettons 100 dents à l'engrenage fixe n 2 et 101 dents à l'engrenage mobile n I. A la révolution complète des exentriques,
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l'engrenage n I aura reculé de une dent. La rotation de l'engre- nage mobile n 1 sera en sens inverse de la rotation des exentriques.
On comprend aisément que si le rapport des dentures avait une autre valeur, le déplacement de l'engrenage mobile n I serait également proportionnel à cette valeur.
Le rapport ne se limitera pas seulement au décalage d'une dent, on peut très bien parfaire aux exigences des réductions par des dentures corrigées, par exemple augmenter où diminuer le diamètre primitif d'un engrenage et de sa couronne respective. Nous porrions conserver 100 dents aux deux engrenages mais le diamètre primitif de l'engrenage libre n I être 0,1 de millimètre plus petit que l'engrenage n 2, dans ce cas en prenant comme exemple un module 5 de la description détaillée plus haut, nous aurions un rapport de 0± = I - 500 5000 .
La figure 2 représente une vue de profil, démontrant les quatre dentures par des traits circulaires. En traits continus le train d'engrenage 2 et 4, en traits pointillés le train d'engrenage I et 3. Par cette figure on remarque que la poulie réductrice est réversible.
Si nous considérons quatre points sur l'axe X X'. Ces points sont A.B.C.D. et que les points A et C sont pivotants et fixes, B et D pivotants mais sachant se déplacer. C n'intervenant pas puisqu'il est le centre de gravité des deux engrenages I et 2, mais restera toujours confondu sur l'axe X X'. A distant de B de x; B distant de D de y et la longueur entre A et D étant z. Nous remarquons que si nous appliquons une force P suivant la flèche P' la réaction sur D sera de P x x , la réaction sur le point A z sera de P x y. La réaction sur D sera continue périphériquement z puisque l'axe A.B.C.D. se déplace également suivant la rotation des couronnes 3 et 4, en ayant comme centre de gravité le point C.
C'est sur ce principe qu'est réalisée la roue
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réductrice de vitesse elon l'invention qui est représentée dans les figures 3 et 4.
La poulie réductrice de vitesse se compose de quatre éléments sériés 100 - 200 - 300 et 400.
Nous appelerons un élément, un assemblage de pièces rendues solidaires entre elles par emboitements, vis et clavettes, procédés nécessaires de fabrication pour l'usinage et le montage.
En éliminant ces procédés d'assemblages, nous considérerons pour la compréhension, qu'un élément est fait d'une seule pièce.
Ces éléments devant tourner un par rapport à l'autre, ils sont assemblés par des roulements, ceux ci ne portant pas de nombres sériés. Les pièces de la série 100 forment un carter rotatif étanche, renferment les éléments des séries 200 - 300 - 400 et l'huile de lubrification. Sur le dessin, le diamètre extérieur porte des rainures à section trapézoïdales pour recevoir des courroies devant entrainer celle ci. Ne sont pas figurées des ailettes éventuelle^ pour un refroidissement forcé de l'ensemble.
Cet élément est concentrique avec les éléments des séries 300 et 400 et de l'axe 0-0'. 11 tourne librement sur ceux ci par l'inter- médiaire dec roulements 7 et 29. Il porte deux diamètres exentrés par rapport à l'axe 0 - 0' et concentriques à l'axe X - X'. sur lesquels viennent se placer les deux roulements 6. Sur ceux ci viendra se loger l'élément de la série 200. L'élément 200 est formé d'une couronne 202 à double denture intérieure et de deux parois, 204. Cet élément tourne librement sur les exentriques de l'élément 100, par l'intermédiaire des deux roulements 6. Par leur exentrage, les deux dentures engrèneront en un point de leur périphérie avec les dentures des éléments 300 et 400. La denture engrenant avec l'élément 300 est menée et la denture engrenant avec l'élément 400 est meneuse.
L'élément 300 tourne concetriquemetn sur le moyeu de l'élément 400 par l'intermédiaire des roulements 17. Le moyeu de
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celui ci se prolonge jusqu'à l'extérieur de l'élément 100 pour y recevoir un bras de réaction 315. Ce bras servira à rendre l'élément 300 immobile, tandis que les autres éléments tourneront chacuns d'une vitesce suivant le rapport de réduction établi.
L'élément 300 sera un engrenage meneur.
Il porte à son sommet, une cueillère 320 ayant pour mission de recueillir l'huile centrifugée à l'intérieur de la paroi diamètrale, afin d'amener et d'obliger celle ci à passer dans les roulements intérieurs par l'intermédiaire des canali- sations pratiquées dans les éléments 100 - 300 et 400. Cette huile est retenue par les bagues d'étanchéités 109 - 314 - 426 et 130.
Enfin vient l'élément 400, tournant dans l'élément 300 par l'intermédiaire des roulements 17. 11 recevra à l'inté- rieur de son moyeu l'arbre 437 de la machine à rendre en mouvement.
11 sera rendu solidaire à celui ci par l'intermédiaire de la clavette 436 et tenu en place latéralement par la vis 412.
L'élément 400 est l'engrenage à vitesse réduite, c'est un engrenage mené.
Les figures 3 et 4 donnent un exemple de montage pour une poulie réductrice avec un rapport de vitesse de 1/50. On se référera à ces figures et à la nomenclature suivante pour les détails de construction.
101. Jante ou paroi diamétrale.
103. Vis de fixation de la jante sur le voile 105
105. Voile pourvu d'un diamètre exentré.
108. Couvercle de retenue et d'étanchéité.
Carter rotatif 109. Bague d'étanchéité. grande 106. Vis de fixation du couvercle 108 vitesse 128. Vis de fixation'du couvercle 132.
130. Bague d'étanchéité.
132. Couvercle de retenue et d'étanchéité.
134. Voile pourvu d'un diamètre exentré.
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202. Couronne à deux dentures intérieures une menée et une meneuse.
Couronne 204. Parois supportant la couronne avec orifices intermédiaire. 224 pour passage de l'huile.
223. Vis de fixation des parois sur la couronne.
310. Moyen de l'engrenage immobile - 311. Circlips de retenue latéral du bras de réaction 315.
314. Bague d'étanchéité. Engrenage 315. Bras de réaction immobilisant l'engrenage meneur 318. immobile. 318. Engrenage immobile.
319. Vis de fixation de l'engrenage sur son moyeu 310.
320. Cueillera recueillant l'huile
333. Entretoise distançant les roulements 17.
339. Circlips de retenue latérale du roulement 7.
412. Vis de retenue latérale moyeu 425.
413. Circlips de retenue des roulements 17.
421. Engrenage à vitesse réduite.
422. Vis de fixation de l'engrenage 421 sur son moyeu 425.
Engrenage 425. Moyeu supportant l'engrenage 421. mené à vitesse 426. Bague d'étanchéité. réduite. 431. Circlips de retenue du roulement 29.
435. Bague entrtoise distançant les roulements]7
436. Cale
437. Arbre de la machine à mettre en mouvement.
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6. Roulements montés sur les esenriques des voiles 105 et. 134 permettant le mouvement rotatif de l'élément sérié 200.
7. Roulement permettant la rotation de l'élément sérié 100 sur le moyeu de l'élément sérié 300.
29. Roulement permettant la rotation de l'élément sérié 100 sur le moyeu de l'élément sérié 400.
17. Roulements permettant'la rotation de l'élément sérié 400 dans le moyeu de l'élément sérié 300.
La poulie réductrice de vitesse des figures 3 et 4 a été étudiée avec un module 10 à denture pointue formant un angle au sommet des dents approprié pour que les dents ne s'accrochent pas du fait de la faible différence de dent entre les engrenages et les couronnes, soit 58 , la longueur des dents est de cent millimètres. L'engrenage 318 comporte 51 dents, l'engrenage 421 en comporte 50. Lacouronne 202 comporte deux dentures, une de
54 dents et l'autre de 53 dents, engrenant chacune avec leur engrenage respectif.
L'exentrage de l'axe X X' par rapport à l'axe 0 0' est de: (54 x 10) - (51 x 10) = (53 x 10) - (50 x 10) = 15 mm
2 2
La denture pointue a été choisie parce que elle présente trois avantages pour le cas de ces appareils. Le premier avantage est le fait qu'elle permet d'avoir une différence de trois dents seulement entre la couronne à denture intérieure et son engrenage respectif, de ce fait un exentrage de 15 mm seulement.
Ce faible exentrage nous donne une vitesse circonférencielle aux dentures très faible, en prenant comme exemple une vitesse de rotation de 750 tours/minute à la poulie, nous aurons: (15 x 2 x 3,14) x 750) = 1,17 mètre/seconde.
60
Le deuxième avantage est que la denture pointue occasionne à cause de la faible différence de dent entre engrenage et couronne, l'engrènement d'au moin deux dents à la fois avec une base de dent donnant un encastrement valant 1,75 la base de
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la denture normale.
Le troisième avantage est que la faible exentricité diminue considérablement le poids de l'équilibrage pratiqué sur la jante pour équilibrer l'élément 200, celui ci affecté des exentriques et des roulements.
Il est bien évident que les exemples de montage qui viennent d'être donnés sont uniquement donnés à titre d'exemple et que le choix de ceux ci repose généralement uniquement sur des considérations de construction.
Ainsi on pourrait prévoir à la place d'une denture pointue deux roues à bossages multiples remplaçant les deux engrenages à denture extérieure, engrenant sur des galets contenus dans les couronnes exentrées, ou vice versa, ces galets tournant sur des roulements à aiguilles, bien que la denture pointue offre l'avantage d'être moin onéreuse que les roues précitées.
Le fonctionnement de la roue réductrice de vitesse peut être expliquée de la façon suivante.
La rotation de l'élément sérié 100 entraine les exentriques, provoque, le déplacement de l'élément sérié 200 ainsi que sa rotation sur lui même selon une trajectoire circulaire concentrique à l'axe commun des éléments sériés 300 et 400. A chaque tour de l'élément 100 correspondra un tour des couronnes autour des engrenages sériés 300 et 400.
Comme l'engrenage sérié 300 est fixe et que l'engrenage sérié 400 est libre de tourner et possède une dent de moin que l'engrenage sérié 300, à chaque tour de l'élément sérié 100 correspond un avancement d'une dent de l'engrenage sérié 400 dans le sens de rotation de l'élément sérié 100.Dans l'exemple choisi plus haut, l'engrenage sérié 400 portant 50 dents, il faudra donc faire décrire 50 tours à l'élément 100 pour que l'engrenage mobile sérié 400 tourne d'un tour complet.
Cependant, si c'est l'engrenage fixe sérié 300 qui porte 50 dents, tandis que l'engrenage mobile sérié 400
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en porte 51, nous aurons toujours la même réduction, mais l'engrenage mobile sérié 400 tournera en sens inverse par rapport au sens de rotation de la roue.
La réduction qu'on obtient peut être définie comme le rapport de la différence de dents entre les deux engrenages à denture extérieure -( dans notre exemple i) et l'engrenage possedant le plus petit nombre de dents ( dans notre cas 50 ).
Si l'on désire obtenir une réduction de 1/25 et que pour des raisons de résistance on devra consèrver le même diamètre primitif à l'engrenage sérié 400 et le même module, il suffira que l'engrenage fixe sérié 300 porte 52 dents. Mais pour un effort tangentiel inférieur on pourra obtenir ce rapport en ayant
26 et 25 dents.
En respectant les mêmes modules pour les quatre @ engrenages et en conservant la même exentricité puisque celle ci n'est attribuable qu'à la différence de dents entre engrenages et couronnes, on peut avoir un éventail de réduction variant par unité, par exemple 1/50 , 1/49 , 1/48 etc, où 1/50 , 1/51 , 1/52 etc, simplement en variant le nombre de dent des engrenages et sans devoir modifier une seule forme ni une seule côte des autres pièces constituant la roue réductrice.
Il est également possible de travailler avec des modules différents par train. Si, au lieu du cas précédent où nous avions dix millimètres de différence aux diamètres primitifs entre les engrenages sériés 300 et 400, nous aurions seulement une différence d'un millimètre nous obtiendrions un rapport de vitesse de 1/500.
La roue réductrice selon l'invention possède de nombreux avantages et nous indiquerons plus spécialement les suivants.
La roue réductrice offre un grand éventail de réduction tout en conservant le même nombre de pièces et de même dimension.
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Par sa conception, la roue réductrice demande une fabrication en très grande série.
La vitesse circonférencielle des dentures est-très réduite par rapport au réducteur classique.
La roue réductrice permet une très grande réduction pour un encombrement et un poids très réduit.
Il n'y a aucun entr'axe à respecter, à part les exentriques toutes les pièces constituantes sont concentriques.
La construction est très simple et moins onéreuse que celle des réducteurs classiques.
La roue réductrice se place directement sur l'arbre de la machine à entraîner sans devoir être supportée sur un chassis où un support comme c'est le cas des réducteurs classiques.
REVENDICATIONS @
I. Roue réductrice de vitesse s'appliquant directement sue l'arbre de la machine à rendre en mouvement, sans support ni assise pour la sapporter, caractérisée en ce qu'elle comporte un carter circulaire rotatif étanche.
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= SPEED REDUCING WHEEL '
The invention relates to a speed reduction wheel allowing a very large reduction in a small footprint.
This reduction wheel can, according to its principle, find its application in the drive of all machines requiring a very large reduction in speed, where conventional reducers take up a very large size.
Among this type of reduction, hollow shaft reducers are known which can be placed on the shaft of the machine to be driven. These reducers are very bulky and heavy, not exceeding reductions of one twentieth, can only transmit very limited powers.
Reduction wheels with a planetary system are also known, but this principle is limited to small reduction due to their bulk.
The speed reduction wheel according to the invention comprises two gears with external teeth, concentric with each other and with respect to the wheel which forms the casing, these two gears can rotate freely with respect to the casing. One of these gears with a hub allowing, on the one hand to introduce and wedge the shaft of the machine to be made in motion, on the other hand
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and on one side of the hub, receive by means of two bearings the second gear with external teeth which will turn freely on the first. This second gear will have its hub which will extend to the outside of the housing to receive a reaction arm which will immobilize the gear with respect to the whole assembly. These gears having a pitch diameter slightly different.
This wheel also comprises two rings with concentric internal toothing and integral with one another, these two rings are out of center with respect to the wheel forming a casing and with respect to the gears with external teeth. The diameters of the eccentrics each receive a bearing on which the two rings with internal teeth will be fixed. These two crowns have a pitch diameter slightly different to the teeth and corresponding respectively to the gear in a point to the two gears with external teeth. The two walls carrying the eccentrics rotate on the gear hubs by means of bearings.
A rim is rigidly fixed to these two walls, this rim will be either smooth to receive a flat belt, with trapezoidal grooves to receive belts of the same section, with external teeth which will be meshed by a toothed pinion.
This system also allows a more rational assembly, the rim which would be provided on its external diameter with thin sheet iron discs, stacked, to form the rotor of an electric motor. This rotor with incorporated reduction gear would rotate in a wound stator. This stator would be maintained and centered in relation to the rotor, on one side, by a wall which would take the place of the reaction arm on the hub of the stationary gear, on the other side, a second wall in which would turn the gear hub at low speed. A reaction arm would keep the stator stationary.
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This assembly, electric motor with reduction gear incorporated in the rotor, could instead of having a hollow sleeve to receive the shaft of the machine to be driven, have an outgoing shaft to couple the machine using a sleeve of coupling, in this case the reduction motor group would be on legs for its placement on a base or diametrical interlocking,
The rotation of the wheel drives through the two walls, the eccentrics, forcing the internal toothed crowns to travel through the teeth of the external toothed gears. This movement causes the free gear to a reduced rotation.
The operating principle of a reducing wheel according to the invention can be better understood by referring to the accompanying drawings which show by way of example an embodiment of such a reducing wheel.
Figures I and 2 show diagrams intended to indicate the operating principle of the reduction wheel.
FIG. 3 on a one-third scale represents a longitudinal axial section of a speed reducing wheel according to the principle of the invention, while FIG. 4 on a one-fifth scale represents a cross section along the arrows X - X 'of figure 3.
The principle of operation of the speed reduction wheel of the invention can be explained theoretically as follows,
For the example, we will choose a speed ratio of 1/100.
Figure I shows a perspective assembly, two gears I and 2, concentric with respect to the axis 5 are arranged one beside the other and held in their positions by supports on their respective axes, the supports are marked at 8 in the figure. Gear 2 being immobilized by reaction arm n 7 and gear n I rotating freely.
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Gear # 2 will have 101 teeth and gear # I will have 100 teeth. Two crowns 3 and 4 integral with each other, concentric with respect to axis n 6. therefore out of center with respect to axis 5. The value of the offset will be half of the differences in the pitch diameters of the teeth of the gears
I and 2 and crowns 3 and 4. In our example the difference will be 3 teeth (pointed teeth). Crown 4 will have 104 teeth and crown 3 will have 103 teeth, 1 * offset will have the following value: (104 x M) - (IOIx M) = (103 x M) - (100 x Il) = 1.5 M.
2 2 M being the modulus.
If we rotate the crowns so that the teeth always remain in contact and run peripherally through their respective gears, we will describe a circle on axis n 6. In our example this circle will describe in space a diameter of 3 M.
At full revolution, all the teeth of gear 2 will have been traveled as well as the teeth of gear I, but since gear I has a smaller tooth than gear 2, gear I will have advanced by (@M x IOI) - (@ M x 100) = 16 M i.e. one tooth which corresponds to 1/100 of a turn of gear n I. So it will be necessary to make the teeth of gear 2 travel 100 times by the crowns so that gear n I turns I full turn, which gives us a ratio of 1/100.
We will conclude that the numerator will be the tooth difference between gears I and 2 and that the denominator will be the gear with the smallest number of teeth, in our example the movable gear n I.
If, on the contrary, we reverse the two gears, that we put 100 teeth on the fixed gear n 2 and 101 teeth on the mobile gear n I. At the complete revolution of the eccentrics,
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gear n I will have moved back one tooth. The rotation of mobile gear n 1 will be in the opposite direction to the rotation of the eccentrics.
It is easily understood that if the tooth ratio had another value, the displacement of the movable gear n I would also be proportional to this value.
The ratio will not be limited only to the offset of a tooth, it is possible very well to meet the requirements of reductions by corrected toothings, for example increasing or decreasing the pitch diameter of a gear and of its respective crown. We could keep 100 teeth at the two gears but the pitch diameter of the free gear n I be 0.1 of a millimeter smaller than the gear n 2, in this case taking as an example a module 5 of the detailed description above , we would have a ratio of 0 ± = I - 500 5000.
FIG. 2 represents a side view, showing the four toothings by circular lines. In continuous lines the gear train 2 and 4, in dotted lines the gear train I and 3. By this figure it can be seen that the reduction pulley is reversible.
If we consider four points on the axis X X '. These points are A.B.C.D. and that points A and C are pivoting and fixed, B and D pivoting but knowing how to move. C does not intervene since it is the center of gravity of the two gears I and 2, but will always remain coincident on the axis X X '. A distant from B of x; B distant from D from y and the length between A and D being z. We notice that if we apply a force P along the arrow P 'the reaction on D will be P x x, the reaction on point A z will be P x y. The reaction on D will be continuous peripherally z since the axis A.B.C.D. also moves according to the rotation of the rings 3 and 4, having as the center of gravity point C.
It is on this principle that the wheel is made
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speed reducer according to the invention which is shown in Figures 3 and 4.
The speed reduction pulley is made up of four elements in the series 100 - 200 - 300 and 400.
We will call an element, an assembly of parts made integral with each other by interlocking, screws and keys, manufacturing processes necessary for machining and assembly.
By eliminating these assembly processes, we will consider for the understanding that an element is made of one piece.
These elements having to rotate with respect to each other, they are assembled by bearings, these do not carry serial numbers. The 100 series parts form a sealed rotating housing, enclosing the 200 - 300 - 400 series elements and lubricating oil. In the drawing, the outer diameter bears grooves with a trapezoidal section to receive belts which must drive the latter. Possible fins ^ for forced cooling of the assembly are not shown.
This element is concentric with the elements of the 300 and 400 series and of the 0-0 'axis. It rotates freely on these through the intermediary of bearings 7 and 29. It has two diameters that are out of center with respect to axis 0 - 0 'and concentric with axis X - X'. on which are placed the two bearings 6. On these will be housed the element of the series 200. The element 200 is formed of a crown 202 with double internal teeth and two walls, 204. This element rotates freely. on the eccentrics of the element 100, via the two bearings 6. By their offset, the two teeth will mesh at a point on their periphery with the teeth of the elements 300 and 400. The teeth meshing with the element 300 is driven and the toothing meshing with the element 400 is driving.
The element 300 rotates concetriquemetn on the hub of the element 400 by means of the bearings 17. The hub of
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this extends to the outside of the element 100 to receive a reaction arm 315 there. This arm will serve to make the element 300 stationary, while the other elements will each rotate at a speed following the ratio of reduction established.
Element 300 will be a leading gear.
It carries at its top, a harvester 320 whose mission is to collect the centrifuged oil inside the diameter wall, in order to bring and force this latter to pass through the internal bearings via the ducts. sations practiced in elements 100 - 300 and 400. This oil is retained by the sealing rings 109 - 314 - 426 and 130.
Finally comes the element 400, rotating in the element 300 by means of the bearings 17. It will receive inside its hub the shaft 437 of the machine to be made in motion.
11 will be made integral with the latter by means of the key 436 and held in place laterally by the screw 412.
Element 400 is the low speed gear, it is a driven gear.
Figures 3 and 4 give an example of assembly for a reduction pulley with a speed ratio of 1/50. Reference is made to these figures and to the following nomenclature for construction details.
101. Rim or diametral wall.
103. Screw for fixing the rim to the wing 105
105. Sail provided with an out-of-center diameter.
108. Retaining and sealing cover.
Rotary housing 109. Sealing ring. large 106. Cover fixing screw 108 speed 128. Cover fixing screw 132.
130. Sealing ring.
132. Retaining and sealing cover.
134. Sail provided with an out-of-center diameter.
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202. Crown with two internal teeth, one driven and one leading.
Crown 204. Walls supporting the crown with intermediate holes. 224 for passage of oil.
223. Screw for fixing the walls to the crown.
310. Stationary Gear Means - 311. Reaction Arm Side Retaining Circlip 315.
314. Sealing ring. Gear 315. Reaction arm immobilizing drive gear 318. stationary. 318. Stationary gear.
319. Screw for fixing the gear to its hub 310.
320. Will gather collecting oil
333. Spacer separating the bearings 17.
339. Lateral bearing retaining circlip 7.
412. Hub side retaining screw 425.
413. Bearing retaining circlips 17.
421. Reduced speed gear.
422. Screw fixing the gear 421 on its hub 425.
Gear 425. Hub supporting gear 421. driven at speed 426. Seal ring. scaled down. 431. Bearing retaining circlip 29.
435. Spacer ring spacing the bearings] 7
436. Wedge
437. Shaft of the machine to set in motion.
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6. Bearings mounted on esenriques of sails 105 and. 134 allowing the rotary movement of the serial element 200.
7. Bearing allowing the rotation of the serial element 100 on the hub of the serial element 300.
29. Bearing allowing the rotation of the serial element 100 on the hub of the serial element 400.
17. Bearings allowing rotation of the 400 series element in the hub of the 300 series element.
The speed reducer pulley of Figures 3 and 4 has been designed with a sharp toothed module 10 forming an angle at the apex of the teeth suitable so that the teeth do not catch due to the small tooth difference between the gears and the teeth. crowns, ie 58, the length of the teeth is one hundred millimeters. The gear 318 has 51 teeth, the gear 421 has 50 teeth. The crown 202 has two teeth, one of
54 teeth and the other of 53 teeth, each meshing with their respective gearing.
The offset of the axis X X 'from the axis 0 0' is: (54 x 10) - (51 x 10) = (53 x 10) - (50 x 10) = 15 mm
2 2
The pointed toothing was chosen because it has three advantages for the case of these devices. The first advantage is the fact that it makes it possible to have a difference of only three teeth between the internal toothed ring gear and its respective gear, thus an offset of only 15 mm.
This low offset gives us a very low circumferential speed with the teeth, taking as an example a speed of rotation of 750 revolutions / minute at the pulley, we will have: (15 x 2 x 3.14) x 750) = 1.17 meters /second.
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The second advantage is that the sharp toothing causes, because of the small tooth difference between the gear and the crown, the meshing of at least two teeth at a time with a tooth base giving an embedding equal to 1.75 the base of
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normal teeth.
The third advantage is that the low eccentricity considerably reduces the weight of the balancing practiced on the rim to balance the element 200, the latter affected by eccentrics and bearings.
It is obvious that the assembly examples which have just been given are only given by way of example and that the choice of these is generally based solely on construction considerations.
Thus, instead of a pointed toothing, two wheels with multiple bosses could be provided replacing the two gears with external teeth, meshing with rollers contained in the out-of-center rings, or vice versa, these rollers rotating on needle bearings, although the pointed toothing offers the advantage of being less expensive than the aforementioned wheels.
The operation of the speed reduction wheel can be explained as follows.
The rotation of the series element 100 drives the eccentrics, causes the displacement of the series element 200 as well as its rotation on itself according to a circular path concentric with the common axis of the series elements 300 and 400. At each turn of element 100 will correspond to one revolution of the crowns around the 300 and 400 series gears.
Since the 300 series gear is fixed and the 400 series gear is free to rotate and has one tooth less than the 300 series gear, each revolution of the 100 series element corresponds to an advancement of one tooth of l. 'serial gear 400 in the direction of rotation of the serial element 100. In the example chosen above, the serial gear 400 bearing 50 teeth, it will therefore be necessary to make the element 100 describe 50 turns so that the gear 400 series mobile turns one full revolution.
However, if the 300 series fixed gear has 50 teeth, while the 400 series mobile gear
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in gate 51, we will still have the same reduction, but the 400 series mobile gear will turn in the opposite direction compared to the direction of rotation of the wheel.
The reduction obtained can be defined as the ratio of the difference in teeth between the two gears with external teeth - (in our example i) and the gear with the smallest number of teeth (in our case 50).
If one wishes to obtain a reduction of 1/25 and that for reasons of resistance one will have to keep the same pitch diameter for the 400 series gear and the same modulus, it will suffice for the 300 series fixed gear to carry 52 teeth. But for a lower tangential force one will be able to obtain this report by having
26 and 25 teeth.
By respecting the same moduli for the four gears and keeping the same eccentricity since this is only attributable to the difference in teeth between gears and crowns, we can have a reduction range varying per unit, for example 1 / 50, 1/49, 1/48 etc, where 1/50, 1/51, 1/52 etc, simply by varying the number of teeth of the gears and without having to modify a single shape or a single dimension of the other parts constituting the reduction wheel.
It is also possible to work with different modules per train. If, instead of the previous case where we had ten millimeters of difference at the pitch diameters between the 300 and 400 series gears, we would only have a difference of one millimeter we would get a gear ratio of 1/500.
The reduction wheel according to the invention has many advantages and we will more specifically indicate the following.
The reduction wheel offers a wide range of reduction while maintaining the same number of parts and the same size.
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By design, the reduction wheel requires very large series production.
The circumferential speed of the teeth is very low compared to the conventional reducer.
The reduction wheel allows a very large reduction for a very small size and weight.
There is no center distance to respect, apart from the eccentrics all the constituent parts are concentric.
The construction is very simple and less expensive than that of conventional reducers.
The reduction wheel is placed directly on the shaft of the machine to be driven without having to be supported on a frame or a support as is the case with conventional reducers.
CLAIMS @
I. Speed-reducing wheel applying directly to the shaft of the machine to be made in motion, without support or seat to support it, characterized in that it comprises a sealed rotating circular casing.