FR2642129A1

FR2642129A1 - Device for matching torque and speed

Info

Publication number: FR2642129A1
Application number: FR8901247A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-01-26
Filing date: 1989-01-26
Publication date: 1990-07-27

Abstract

The invention relates to a device making it possible to match the torque and the speed of a driving member to the torque and the speed of the member which it is desired to drive. The device described is composed of two rolling-contact bearing assemblies 11, 12, 13, 21, 22, 23 partly secured by two links 14, 15, 17 each joining a part of the first assembly to a part of the second assembly. The device is particularly recommended when low weight, low cost or a high speed ratio is sought in a gear motor assembly.

Description

Dans tout mécanisme il est nécéssaire d'adapter le couple et la vitesse de l'organe moteur au couple et à la vitesse de l'organe que l'on veut animer. De très nombreux brevets décrivent de tels dispositifs qui mettent en oeuvre des trains d'engrenages lourds, encombrants et coûteux, pour réaliser des réducteurs, multiplicateurs, variateurs ou boites de vitesse, dont les rapports de réduction ne peuvent prendre que des valeurs discrètes. In any mechanism it is necessary to adapt the torque and the speed of the drive member to the torque and the speed of the member that we want to drive. Numerous patents describe such devices which use heavy, cumbersome and costly gear trains to produce reducers, multipliers, variators or gearboxes, the reduction ratios of which can only take discrete values.

L'invention décrite ci-après permet de réaliser des dispositifs d'adaptation qui sous une taille modeste permettent des rapports de réduction ou de multiplication quel conoues pouvant atteindre des valeurs élevées pour un colt de réalisation, un poids et un volume faible. The invention described below makes it possible to produce adaptation devices which, under a modest size, allow reduction or multiplication ratios which can reach high values for a low cost, a low weight and a small volume.

D'une manière générale, la présente invention se compose de deux ensembles de roulement. Un ensemble de roulement est classiquement composé d'un chemin de roulement - intérieur, d'un chemin de roulement extérieur, d'organe de roulement ( billes par exemple et d'une cage qui maintient les organes de roulement en place. Generally, the present invention consists of two bearing assemblies. A bearing assembly is conventionally composed of a raceway - internal, an external raceway, rolling element (balls for example and a cage which keeps the rolling elements in place.

Dans la présente invention, les deux ensembles de roulement sont solidarises par deux liens qui réunissent deux des quatre éléments définis ci-dessus, et diffèrent par au moins une dimension de leurs caractéristiques géométriques. In the present invention, the two bearing assemblies are joined by two links which join two of the four elements defined above, and differ by at least one dimension from their geometric characteristics.

Une version préférée de l'invention est mcntrée figure 1 et permet d'en indiquer les avantages et d'en décrire le fonctionnement. A preferred version of the invention is shown in FIG. 1 and makes it possible to indicate the advantages and to describe its operation.

La figure 2 montre une variante de l'invention. Figure 2 shows a variant of the invention.

La figure 3 montre un exemple d'application à un motoréducteur. Figure 3 shows an example of application to a geared motor.

Sur la figure 1 qui n'est qu'un exemple non limitatif de réalisation, on a repré- senté en 10 l'arbre moteur, et en 20 l'arbre récepteur. L'arbre 1C porte deux ensembles de roulement - ici à billes, mais on pourrait envisager des ensembles de roulement a' rouleaux coniques, cylindriqes, ou sphériques, à deux rangées, ou à contact oblique, ou en butée, etc...Le premier est constitué d'un chemin de roulement extérieur 11 porté par un support 16 dont la forme varie en fonction de l'utilisation du dispositif, d'un chemin de roulement intérieur 12 composé de deux parties 12a et 12b montées "glissant juste" sur l'arbre 10, de billes 13, et d'une cage 14 qui est commune aux deux ensembles. In FIG. 1 which is only a nonlimiting example of an embodiment, the drive shaft 10 and the receiver shaft are shown. The shaft 1C carries two bearing assemblies - here with ball bearings, but one could envisage bearing assemblies with conical, cylindrical or spherical rollers, with two rows, or with oblique contact, or in abutment, etc. first consists of an external raceway 11 carried by a support 16 whose shape varies depending on the use of the device, an internal raceway 12 composed of two parts 12a and 12b mounted "just sliding" on the shaft 10, balls 13, and a cage 14 which is common to the two assemblies.

Le second ensemble de roulement est composé d' m chemin de roulement extérieur 21 solidaire de l'arbre de sortie 2C, d'un chemin de roulement intérieur 22 composé de deux parties 22a et 22b montées "glissant juste" sur l'arbre 10, de billes 23, et de la cage ld commune aux deux ensembles. Dans cet exemple les pièces Il et 21 sont identiques, ainsi que les billes 13 et 23, ces caractéristiques n'étant pas limitatives. L'ensemble pourra être protégé par un carter et des joints, non représentée, propres a l'utilisation du dispositif. The second bearing assembly is composed of m external raceway 21 secured to the output shaft 2C, of an internal raceway 22 composed of two parts 22a and 22b mounted "just sliding" on the shaft 10, of balls 23, and of the cage ld common to the two sets. In this example, the parts II and 21 are identical, as are the balls 13 and 23, these characteristics not being limiting. The assembly may be protected by a casing and seals, not shown, suitable for the use of the device.

ainsi qu'il est dit plus haut, les deux assembles de roulement sont rendus scli daires par deux liens : d'une part la cage qui leur est commune, d'autre part leurs chemin de roulement intérieur grâce a la goup-lle 15 et au ressort 17 - ici une rondelle élastique, mais la forme et la matière ne sont pas limitatives - serrE ar l'écrou le sur l'arbre
Un ventage d'une telle disposition est de réaliser un dispositif dont les jeux sont nuls et dont l'usure est rattrapée automatiquement. En conséquence le fonctionnement s'effectue sans bruits ni vibrations.as mentioned above, the two bearing assemblies are made flexible by two links: on the one hand the cage which is common to them, on the other hand their internal raceway thanks to the pin 15 and in spring 17 - here an elastic washer, but the shape and the material are not limiting - tightened by the nut on the shaft
A windfall of such an arrangement is to produce a device whose play is zero and whose wear is automatically caught up. Consequently, the operation is carried out without noise or vibration.

Un autre avantage d'une telle dispsition est de réaliser un limiteur d'effort dont le seuil est réglable en comprimant le ressort, sans pièces supplémentaires. Another advantage of such a dispsition is to produce a force limiter whose threshold is adjustable by compressing the spring, without additional parts.

La goupille 14 peut être remplacée par un collage des pièces 12b et 22a ou en les usinant d'une seule pièce ou par tout autre moyen rendant solidaire en rotation les pièces 12b, 22a, et 10. The pin 14 can be replaced by bonding the parts 12b and 22a or by machining them in one piece or by any other means making the parts 12b, 22a, and 10 integral in rotation.

Le fonctionnement correct de la présente invention ne peut être obtenu que si les jeux sont nuls. Tout dispositif autre que celui décrit, dont le rôle est de supprimer ces jeux, ne constitue qu'une variante de la présente invention. The correct operation of the present invention can only be obtained if the clearances are zero. Any device other than that described, the role of which is to eliminate these games, is only a variant of the present invention.

D'autre dispositifs conformes à l'invention peuvent être conçus en rendant solidaire d'autres parties des ensembles de roulement, par exemple la cage du premier ensemble et un des chemin de roulement du second, ou tout autre combinaison, sans limitations, que l'utilisation du dispositif rendrait souhaitable. Other devices in accordance with the invention can be designed by making other parts of the bearing assemblies integral, for example the cage of the first assembly and one of the raceways of the second, or any other combination, without limitations, that the use of the device would make it desirable.

Comma ila été dit plus haut,il faut que les deux ensembles de roulement diffèrent par au moins une de leurs dimensions géométrique. Dans l'exemple décrit, on a choisi de différencier les diamètres des chemins de roulement intérieur. Une possibilité de réaliser cette condition est de faire rouler les billes sur deux troncs de cône coaxiaux de conicité opposée, et d'adopter pour chacun des deux ensembles de roulement une conicité qui lui est rompre. un avantage d'une telle disposition réside dans la facilité d'un usinage économique des pièces. As mentioned above, the two sets of bearings must differ by at least one of their geometric dimensions. In the example described, we have chosen to differentiate the diameters of the inner raceways. One possibility of achieving this condition is to roll the balls on two coaxial cone trunks of opposite conicity, and to adopt for each of the two bearing assemblies a conicity which is broken. an advantage of such an arrangement lies in the ease of economical machining of the parts.

En fonctionnement, les vitesses des différents éléments d'un ensemble de roulement sont liées par la formule de Willis

où l'on a : wl vitess angulaire du chemin de roulement intérieur
vitesse angulaire du chemin de roulement extérieur
u vitesse angulaire de la cage
d1 diamètre du chemin de roulement intérieur
d2 diamètre du chemin de roulement extérieur
Appliqué au présent exemple

où l'on a : w vitesse angulaire de l'arbre 2C
w vitesse angulaire de l'arbre 10
d1 diametre du chemin de roulement intérieur du premier ensemble
d1 diamètre du chemin de roulement intérieur du deuxième ensemble
Un avantage que montre le calcul, est qu'en inversant dl et d1 , w devient négatif.In operation, the speeds of the various elements of a bearing assembly are linked by the formula of Willis

where we have: wl angular speed of the inner raceway
angular speed of the outer raceway
u angular speed of the cage
d1 inner raceway diameter
d2 outer raceway diameter
Applied to this example

where we have: w angular speed of the shaft 2C
w angular speed of the shaft 10
d1 inside raceway diameter of the first assembly
d1 inner raceway diameter of the second set
An advantage shown by the calculation is that by reversing dl and d1, w becomes negative.

Cela signifie que selon la position des chemins de roulement intérieur, dans cet exemple, le dispositif peut être direct ou rétrograde, sans pièce supplémentaire ce qui est un avantage économique.This means that depending on the position of the inner raceways, in this example, the device can be direct or retrograde, without additional parts, which is an economic advantage.

Un autre avantage est la réalisation aisée de n'importe quelle valeur rationelle du rapport des vitesses w et w par un choix judicieux des dimentions. Another advantage is the easy realization of any rational value of the ratio of the speeds w and w by a judicious choice of the dimensions.

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Â titre d'exemple, si l'on prend, dans le dispositif décrit ici, des troncs de cône d'angles au sommet de 600 et 700 > un diamètre de de 40 mm et des billes de 5 mm de diamètre, on obtient : ws = 0,025 we soit un rapport de réduction de 1/40.es
As an example, if we take, in the device described here, trunks of cone angles at the top of 600 and 700> a diameter of 40 mm and balls of 5 mm in diameter, we obtain: ws = 0.025 we is a reduction ratio of 1/40.

Enfin en considérant la figure 1 dans son ensemble, on constate deux avantages de l'invention dans son faible volume et son faible poids. Finally, considering FIG. 1 as a whole, there are two advantages of the invention in its small volume and its low weight.

Les variantes de la présente invention sont nombreuses : le ressort peut comprimer les chemins de roulement extérieur eux-même en deux parties ; les chemins de roulement peuvent être monoblocs et simplement coniques ; toutes les combinaisons des dimensions des chemins de roulement intérieur et extérieur, et des organes de roulement restent possibles sans sortir du cadre de l'invention. There are many variants of the present invention: the spring can compress the external raceways themselves into two parts; the raceways can be monobloc and simply conical; all combinations of the dimensions of the interior and exterior raceways, and of the rolling members remain possible without departing from the scope of the invention.

La figure 2 montre un autre exemple de réalisation où les chemins de roulement intérieur 12 et 22 sont identiques, les billes 13 et 23 ayant des diamètres différents ainsi que as chemins de roulement extérieurs de diamètre différent. Les jeux sont rattrapé par un ressort - 17 en matiere élastomère qui assure la solidarisation en rotation des pieces 12, 22 et 10. Figure 2 shows another embodiment where the inner raceways 12 and 22 are identical, the balls 13 and 23 having different diameters as well as external raceways of different diameter. The clearances are taken up by a spring - 17 made of elastomeric material which secures the rotation of the parts 12, 22 and 10.

La figure 3 montre un-exemple d'application dans le cas de la réduction de vitesse d'un moteur. On note un avantage économique supplémentaire dans le fait qu'un des deux ensembles de roulement sert également de palier au moteur. FIG. 3 shows an example of application in the case of reducing the speed of an engine. There is an additional economic advantage in that one of the two bearing assemblies also serves as a bearing for the engine.

L'inventíon trouve son emploi dans tous les mécanismes où, par exemple, un réducteur de vitesse de faible poids ou boc marché est nécescaire :
- appareils de levages, treuils
- transmission de mouvement dans les machines outils
- transmission de mouvement dans les cycles, les automobiles, réducteurs de moteur d'essuie-glaces, de l've-vitre
- servomécanismes et micromécanismes d'une manière particulière s'il sont embarqués
Il demeure bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux divers exemples décrits ou cités, mais qu'elle englobe toute les variantes ou combinaisons ou imbrications de tout ou partie d'non ou de plusieurs dispositifs pour réaliser par exemple des boites de vitesses ou des variateurs de vitesse ou de couple. The invention finds its use in all mechanisms where, for example, a low-speed speed reducer or market gearbox is necessary:
- lifting devices, winches
- motion transmission in machine tools
- motion transmission in cycles, cars, windscreen wiper motor reducers
- servomechanisms and micromechanisms in a particular way if they are on board
It remains to be understood that the invention is not limited to the various examples described or cited, but that it encompasses all the variants or combinations or overlaps of all or part of non or of several devices for producing, for example, speeds or variable speed drives or torque.

Claims

1. A speed and torque adaptation device, characterized in that it consists of two bearing assemblies (11, 12, 13, 21, 22, 23) made partially integral by two links (14, 15, 17) each joining a part of the first set to a part of the second set, and in that the two bearing sets differ by at least one of their geometric dimensions.

2. Device according to claim 1, characterized by means acting to remove the clearances between the raceways (11, 12, 21, 22) and the rolling members (13, 23) of the two bearing assemblies.

3. Device according to claim 2, characterized in that said means eliminating the games reside in the geometry of the parts.

4. Device according to claim 2, characterized in that said means for eliminating the games reside in the arrangement of the parts.

5. Device according to claim 2, characterized in that said means eliminating the games comprise an elastic member (17) acting on parts of the bearing assemblies.

6. Device according to claim 1, characterized in that the inner raceways (12, 22) of the two bearing assemblies are connected together and are mounted on the motor shaft (10), while one of the paths outer bearing (21) is integral with the driven shaft (20) and the rolling members (13, 23) are connected together by a link (14).

7. Device - according to claim 6, characterized in that the internal raceways (12, 22) are each made in two parts (12a, 12b, 22a, 22b) slidably mounted on the motor shaft (10), said inner raceways being pressed against each other by a spring (17).

8. Device according to claim 6, characterized in that the inner raceways (12, 22) are each made in two parts (12a, 12b, 22a, 22b), the connection between said inner raceways being produced by a spring (17) made of elastomer material pressed between the contiguous parts (12b, 22a) of the two inner bearings.

9. Device according to claim 7, characterized in that the outer raceways (11, 21) and the running gear (13, 23) are identical, while the inner raceways (12, 22) are different between them.

10. Device according to claim. 8, characterized in that the internal raceways (12, 22) are identical while on the one hand the rolling members (13, 23) and on the other hand the external rolling members (11, 21) have different diameters.