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"DISPOSITIF DE TRANSMISSION DE PUISSANCE AU MOYEN D'ENGRENAGES"
L'invention vise de façon générale, la transmis- sio.n de puissance au moyen d'engrenages et a pour principal but de supprimer ou de réduire le bruit. Jusqu'ici, on a essayé de différentes façons de réduire le bruit des engre- nages dans les mécanismes de transmission de force. On a utilisé entre autres, des engrenages hélicoîdaux ou autres, dans lesquels la mise en prise et le dégagement des dents de l'engrenage se recouvrent l'un l'autre. Un autre procédé pour rendre un engrenage silencieux consiste à lui donner une plus grande perfection mécanique lors de la fabrication, par exemple par rectification des dents.
En pratique, cepen-
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dant, on a constaté fréquemment que ces engrenages de cons- truction parfaite, font plus de bruit pendant la marche que les engrenages de construction moins bonne.
La présente invention est basée sur la découverte que lorsque l'on interpose un certain nombre de trains d'en- grenages de même rapport, chargés simultanément, entre un arbre tournant moteur et un arbre tournant entraîné et que, si ces différents trains ont certaines différences caracté- xistiques telles qu'une légère différence dans le pas ou dans l'angle transversal des dents, le bruit lors du fonc- tionnernent se trouve grandement diminué. Quoique l'on n'ait pas vu complètement la raison de ce résultat, la demande- resse a constaté de façon certaine qu'il existe. Ceci est peut être dû à une interférence réciproque et ± un équili- brage, et à une action mutuelle contraire des vibrations produisant le son, qui sont engendrées dans les différents trains.
Que cette théorie soit correcte ou non, on ne peut discuter le fait que lesvibrations d'une fréquence et d'une intensité telles qu'elles produisent du bruit, sont élimi- nées dans une grande mesure.
Ce perfectionnement est applicable à tous les gen- res de mécanismes dans lesquels la puissance est transmise au moyen d'engrenages, mais la description qui va en être faite avec référence aux dessins annexés, vise particuliè- rement l'application dans les mécanismes à transmission de vitesse variable, tels que ceux qui sont employés sur les automobiles. Pour cette application, les trains d'engrena- ges de même rapport et de caractéristique différente sont de préférence disposés de façon à former les engrenages dits en "'chevron" dans lesquels les dents sont inclinées de façon opposée, de manière à contrebalancer les efforts de poussée latérale.
Les caractéristiques différentes des deux trains sont constituées de préférence par une légère
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différence dans le pas, mais sans changement dans le raP- port entre les éléments entraîneur et entraîné. De cette façon, la puissance sera transmise de façon sensiblement égale par les deux trains,mais sans le bruit qui se pro- duit habituellement lorsque l'an emploie un train unique.
Une autre caractéristique de l'invention consiste dans la construction de l'embrayage au moyen duquel le dé- placement de l'une des roues par rapport à l'autre, se fait sans bruit.
Sur les dessins annexés:;
La figure 1 est une coupe longitudinale d'une transmission suivant l'invention.
La figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne II-II de la figure 1,. et la figure 3 est une.vue en élévation latérale d'un train d'engrenages à chevrons et de l'embrayage coo- pérant avec celui-ci.
La transmission représentée sur le dessin com- prend un carter dans lequel tourillonne de façon convena- ble l'arbre moteur 2, 3 est l'arbre principal au arbre en- traîné disposé dans le prolongement axial de l'arbre moteur 2, et 4 est un arbre secondaire parallèle aux arbres moteur et entraîné,
Comme on le voit sur le dessin, l'arbre moteur 2 est monté dans un roulement à billes 5 et l'arbre entraîné dans un roulement à billes 2 à l'une de ses extrémités et dans un palier à rouleaux 7 à l'autre extrémité, ce palier t à rouleaux étant dispo:
sé dans l'extrémité creuse de l'arbre mateur, à la façon habituelle. L'arbre moteur 2 porte à son extrémité intérieure des dents d'embrayage périphériques qui font saillie extérieurement au-delà de la surface oy-- lindrique 9.. La roue dentée, constamment en prise A A', est montée sur la portée cylindrique 9 et est solidaire de celle-
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ci au moyen d'une clavette ou un cannelage 10. Cette roue dentée est montée de façon rigide, de manière à empêcher son déplacement axial, en la serrant contre l'épaulement 11, formé par les dents d'embrayage en saillie 8, au moyen d'un écrou de serrage 12 en prise sur la partie filetée 13 de l'arbre moteur.
Dans le mode de construction jugé le meil- leur, l'écrou de serrage 12 porte directement sur la face intérieure du palier à billes 5 qui, à son tour, porte con- tre un collier d'espacement 14.
L'arbre entraîné :5 comporte une partie 15 portant des cannelures, une partie cylindrique 16¯ de plus petit dia- mètre et une autre partie cylindrique 17 de diamètre légè- rement réduit. Un manchon 18 est monté sur la partie cylin- drique 16 et porte à l'une de ses extrémités des dents d'em- brayage 19 qui font saillie extérieurement suivant des rayons et forment un épaulement 20. F F' est la roue den- tée pour la seconde vitesse, fixée sur le manchon 18,en- tre l'épaulement 20 et l'écrou de serrage 21, lequel est vissé sur la partie filetée 22 du manchon 18. Entre le man- chon 18 et l'arbre moteur 2, se trouve un collier 23 fixé de façon rigide à l'arbre entraîné 3, au moyen d'une cla- vette ou d'une cannelure 24.
La surface extérieure du col- lier 23 présente des cannelures en 25 pour recevoir l'an- neau d'embrayage cannelé de façon correspondante 26; cet anneau peut se déplacer parallèlement à l'axe des arbres au moyen d'une fourchette de déplacement 27. Il vient en prise alternativement avec les dents d'embrayage 8, ou avec les dents d'embrayage 19.
Le manchon 18 sur lequel la roue dentée de secon- de vitesse F F' est fixée, peut se déplacer parallèlement à l'axe des arbres sur la partie cylindrique 16 entre le collier 23 et la partie cannelée 15, un jeu étant prévu dans ce but, comme indiqué en 28. La surface cylindrique
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16 de l'arbre entraîné est de préférence trempée et recti- fiée ainsi que la surface intérieure du manchon 18 qui coo- père avec elle. Comme on va le voir plus loin, le manchon 18. peut tourner par rapport à l'arbre entraîné 3, mais seu- lement quand aucune charg-e n'est transmise par l'engrenage F F'. Quand cette roue dentée est utilisée pour transmettre la puissance, elle est toujours fixe par rapport à l'arbre entraîné 3.
On a constaté que les deux surfaces coopérantes partant l'une sur l'autre et trempées, sont particulièrement avantageuses dans les conditions indiquées. 29 est une roue dentée droite coulissant sur la partie cannelée 15 de l'ar- bre moteur et pouvant se déplacer axialement au moyen de la fourchette de déplacement 30, cette roue dentée vient en prise dans l'une de ses positions avec la roue dentée 31 de l'arbre secondaire et dans la position opposée avec un pignon fou 32 qui, à son tour, engrène avec le pignon 33 de' l'arbre secondaire.
L'arbre secondaire 4 est constitué par une tige centrale 34 pouvant être introduite en bout dans le carter de transmission, avec son extrémité de diamètre la plus faible s'introduisant dans l'ouverture 35 et l'extrémité opposée 36 venant en prise dans un palier 57. Un manchon 38 est monté sur l'arbre 34 de façon à pouvoir tourner; il est séparé de cet arbre par les garnitures 39. Le manchon 38 peut non seulement tourner, mais encore peut glisser axialement sur ces garnitures, des jeux 40 étant prévus à cet effet. Les roues dentées 31 et 33 font, de préférence, corps avec le manchon 38.
La roue dentée, constamment en prise, C C' et la roue dentée de seconde vitesse E E' peu- vent toutes deux être de préférence retirées de sur le man- chon 38 et être disposées sur la surface cylindrique exté- rieure 42 de celui-ci. Ces roues dentées sont fixées en position l'une par rapport à l'autre au moyen d'un écro.u
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de serrage 43 et d'une bague d'espacement.44. Les roues dentées C C' et E E' sont fixées sur le manchon 38 de fa- çon à pouvoir tourner avec lui au moyen de clavettes ou de cannelures 45, 46 respectivement.
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Les roues dentées A At, ..Q±l, D'et F F' sont tou- tes pourvues de préférence d'engrenages en chevrons et, comme on l'a indiqué précédemment, les dents de ces engre- nages sont de préférence disposées de façon à ce que l'an- gle de l'hélice soit grand. On a constaté que le maximum de silence était obtenu avec un angle de 40 ou plus, tan- dis que les considérations pratiques relatives à la résis- tance des dents, nécessitent une limite supérieure approxi- mativement de 50 , un train d'engrenages donnant toute sa- tisfaction peut être fabriqué avec un angle d'hélice de 44 25'.
Les engrenages en chevrons sont également de pré- férence construits en deux anneaux séparés et, comme on le voit sur la figure 3, l'anneau & présente des dents 50 fai- sant un angle dans un sens, tandis que 1'engrenage complé- mentaire A' a des dents 51 faisant le même angle, mais dans une direction telle qu'il forme le chevron de la roue den- tée. L'un des avantages de ce mode de construction est qu'il permet d'employer des pas différents pour les deux moitiés de chaque roue et comme on le voit sur la figure 3, les dents 52 de la roue F ont un pas de 16, tandis que les dents 53 de la roue complémentaire F' sont représentées comme étant de pas 10. Ce mode de construction présente l'avan- tage d'éliminer certaines périodes de vibrations dans la transmission.
Il est évident que les moitiés accouplées de la roue dentée C C' doivent nécessairement être de pas cor- respondant respectivement aux moitiés accouplées de la roue A A'.
Pour faciliter la prise sans bruit des dents @
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d'embrayage intérieur de l'anneau 26, avec les dents d'em- brayage extérieur 8 et 19, une dent sur deux a une de ses extrémités coupée comme on le voit en 8a, 19a et 26a sur la figure 1. Il en résulte que dans chacun de ces éléments, on a entre les dents des espaces qui sont plus du double de la largeur normale, de sorte que lorsque l'anneau 26 est déplacé dans l'une ou l'autre direction, il vient en prise avec les dents d'engrenage extérieur sans bruit.
Dans le fonctionnement de la transmission décrite ci-dessus, la plus grande vitesse est obtenue en déplaçant la fourchette 27 vers la 'gauche de la figure 1, ce qui met- en prise l'anneau 26 avec les dents d'embrayage 8 et accou- ple directement l'arbre moteur 2 avec l'arbre entraîné 3.
Dans cette position, on remarquera que les roues constam- ment en prise A A' et C C' font tourner le manchon D de l'arbre secondaire, de sorte que la roue dentée FF' tourne sur l'arbre entraîné à une vitesse différente de celui-ci.
La seconde vitesse est obtenue en déplaçant l'anneau d'em- brayage 26 de façon à ce qu'il vienne en prise avec les dents d'embrayage 19, de sorte que la roue dentée F F' est reliée à l'arbre entraîné. La puissance est alors transmise par les roues constamment en prise A A' et C C', le manchon D de l'arbre secondaire, les engrenag-es hélicofdaux E E' et F F', à l'arbre entraîné 3.
La première vitesse ou vitesse la plus faible est obtenue en déplaçant la roue 29 vers la gauche, figure 1, pour qu'elle vienne en prise avec la roue 31 de l'arbre se- condaire. La marche arrière est obtenue en déplaçant la roue 29 en sens opposé, de façon à ce qu'elle vienne en prise avec le pignon fou 32 de renversement de marche.
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"DEVICE FOR TRANSMISSION OF POWER BY MEANS OF GEARS"
The invention relates generally to the transmission of power by means of gears and its main object is to suppress or reduce noise. So far, various ways have been tried to reduce noise from gears in force transmission mechanisms. Helical or other gears have been used, inter alia, in which the engagement and disengagement of the teeth of the gear overlap each other. Another method of making a gear silent is to give it greater mechanical perfection during manufacture, for example by grinding the teeth.
In practice, however
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However, it has frequently been found that these perfectly constructed gears make more noise when running than the less well constructed gears.
The present invention is based on the discovery that when a certain number of gear trains of the same ratio, loaded simultaneously, are interposed between an engine rotating shaft and a driven rotating shaft and that, if these different trains have certain characteristic differences such as a slight difference in the pitch or in the transverse angle of the teeth, the noise during operation is greatly reduced. Although the reason for this result has not been fully seen, the applicant has ascertained with certainty that it exists. This may be due to mutual interference and ± balancing, and to an opposite mutual action of the sound producing vibrations, which are generated in the different trains.
Whether this theory is correct or not, it cannot be argued that vibrations of such frequency and intensity as to produce noise are eliminated to a great extent.
This improvement is applicable to all types of mechanisms in which the power is transmitted by means of gears, but the description which will be made with reference to the appended drawings is particularly aimed at the application in transmission mechanisms. variable speed, such as those used in automobiles. For this application, the gear trains of the same ratio and of different characteristics are preferably arranged so as to form the so-called "chevron" gears in which the teeth are inclined in an opposite manner, so as to counterbalance the forces. side thrust.
The different characteristics of the two trains are preferably constituted by a slight
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difference in the pitch, but without change in the ratio between the trainer and driven elements. In this way, power will be transmitted roughly evenly by the two trains, but without the noise that usually occurs when the year uses a single train.
Another characteristic of the invention consists in the construction of the clutch by means of which the displacement of one of the wheels relative to the other is effected without noise.
In the accompanying drawings :;
FIG. 1 is a longitudinal section of a transmission according to the invention.
Figure 2 is a cross section taken along the line II-II of Figure 1 ,. and Figure 3 is a side elevational view of a chevron gear train and the clutch cooperating therewith.
The transmission shown in the drawing comprises a housing in which the motor shaft 2, 3 is journaled in a suitable manner, is the main shaft with the driven shaft arranged in the axial extension of the motor shaft 2, and 4 is a secondary shaft parallel to the motor shafts and driven,
As seen in the drawing, the motor shaft 2 is mounted in a ball bearing 5 and the driven shaft in a ball bearing 2 at one of its ends and in a roller bearing 7 at the other. end, this roller bearing t being available:
dried in the hollow end of the die shaft in the usual way. The motor shaft 2 carries at its inner end peripheral clutch teeth which project outwardly beyond the cylindrical surface 9. The toothed wheel, constantly in engagement A A ', is mounted on the cylindrical seat. 9 and is united with that
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ci by means of a key or a spline 10. This toothed wheel is mounted rigidly, so as to prevent its axial displacement, by clamping it against the shoulder 11, formed by the projecting clutch teeth 8, at the by means of a tightening nut 12 engaged on the threaded part 13 of the motor shaft.
In the preferred embodiment, the clamping nut 12 bears directly on the inner face of the ball bearing 5 which, in turn, bears against a spacer 14.
The driven shaft: 5 comprises a part 15 carrying splines, a cylindrical part 16¯ of smaller diameter and another cylindrical part 17 of slightly reduced diameter. A sleeve 18 is mounted on the cylindrical part 16 and carries at one of its ends clutch teeth 19 which project outwardly along spokes and form a shoulder 20. FF 'is the toothed wheel. for the second speed, fixed on the sleeve 18, between the shoulder 20 and the tightening nut 21, which is screwed on the threaded part 22 of the sleeve 18. Between the sleeve 18 and the motor shaft 2 , there is a collar 23 rigidly fixed to the driven shaft 3 by means of a key or a spline 24.
The outer surface of the collar 23 has splines at 25 to receive the correspondingly splined clutch ring 26; this ring can move parallel to the axis of the shafts by means of a displacement fork 27. It engages alternately with the clutch teeth 8, or with the clutch teeth 19.
The sleeve 18 on which the second gear gear FF 'is fixed, can move parallel to the axis of the shafts on the cylindrical part 16 between the collar 23 and the splined part 15, a clearance being provided for this purpose. , as indicated in 28. The cylindrical surface
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16 of the driven shaft is preferably hardened and ground as well as the inner surface of sleeve 18 which co-operates therewith. As will be seen later, the sleeve 18 can rotate relative to the driven shaft 3, but only when no load is transmitted by the gear F F '. When this toothed wheel is used to transmit power, it is always fixed with respect to the driven shaft 3.
It has been found that the two cooperating surfaces, starting one on the other and tempered, are particularly advantageous under the conditions indicated. 29 is a straight toothed wheel sliding on the splined part 15 of the motor shaft and being able to move axially by means of the displacement fork 30, this toothed wheel engages in one of its positions with the toothed wheel 31 of the secondary shaft and in the opposite position with an idle gear 32 which in turn meshes with the pinion 33 of the secondary shaft.
The secondary shaft 4 is formed by a central rod 34 which can be inserted at the end into the transmission housing, with its end of smaller diameter entering the opening 35 and the opposite end 36 engaging in a bearing 57. A sleeve 38 is mounted on the shaft 34 so as to be able to rotate; it is separated from this shaft by the linings 39. The sleeve 38 can not only rotate, but also can slide axially on these linings, games 40 being provided for this purpose. The toothed wheels 31 and 33 are preferably integral with the sleeve 38.
The constantly engaged gear CC 'and the second gear gear EE' can both preferably be removed from the sleeve 38 and be disposed on the outer cylindrical surface 42 thereof. . These toothed wheels are fixed in position relative to each other by means of an ecro.
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clamp 43 and a spacer ring 44. The toothed wheels C C 'and E E' are fixed on the sleeve 38 so as to be able to rotate with it by means of keys or splines 45, 46 respectively.
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The toothed wheels A At, ..Q ± 1, D'and FF 'are all preferably provided with chevron gears and, as previously indicated, the teeth of these gears are preferably arranged. so that the angle of the propeller is large. It has been found that maximum silence is obtained at an angle of 40 or more, while practical considerations of tooth strength require an upper limit of approximately 50, a gear train giving any satisfaction can be fabricated with a helix angle of 44 25 '.
The herringbone gears are also preferably constructed as two separate rings and, as seen in Figure 3, the ring & has teeth 50 angled in one direction, while the complete gear A 'has teeth 51 making the same angle, but in a direction such as to form the chevron of the toothed wheel. One of the advantages of this method of construction is that it allows different pitches to be used for the two halves of each wheel and as can be seen in figure 3, the teeth 52 of the wheel F have a pitch of 16 , while the teeth 53 of the complementary wheel F 'are represented as being of pitch 10. This method of construction has the advantage of eliminating certain periods of vibration in the transmission.
It is obvious that the coupled halves of the toothed wheel C C 'must necessarily be of pitch corresponding respectively to the coupled halves of the wheel A A'.
To facilitate the noise-free grip of the teeth @
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clutch inner ring 26, with outer clutch teeth 8 and 19, every other tooth has one end cut off as seen at 8a, 19a and 26a in figure 1. It As a result, in each of these elements there are spaces between the teeth which are more than double the normal width, so that when the ring 26 is moved in either direction it engages the outer gear teeth without noise.
In the operation of the transmission described above, the greatest speed is obtained by moving the fork 27 to the left of Figure 1, which engages the ring 26 with the clutch teeth 8 and coupling. - direct the motor shaft 2 with the driven shaft 3.
In this position, it will be noted that the wheels constantly engaged AA 'and CC' rotate the sleeve D of the secondary shaft, so that the toothed wheel FF 'turns on the driven shaft at a speed different from that -this.
The second speed is obtained by moving the clutch ring 26 so that it engages with the clutch teeth 19, so that the toothed wheel F F 'is connected to the driven shaft. The power is then transmitted by the constantly engaged wheels A A 'and C C', the sleeve D of the secondary shaft, the helical gears E E 'and F F', to the driven shaft 3.
The first or lowest speed is obtained by moving the wheel 29 to the left, FIG. 1, so that it engages with the wheel 31 of the secondary shaft. Reverse gear is obtained by moving the wheel 29 in the opposite direction, so that it engages with the idle gear 32 for reversing gear.