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Connexion élastique et aphonique entre couronne et moyeu d'un corps cylindrique, particulièrement de roues dentées et cous- sinets de support.
Des roues dentées, coussinets, poulies, etc., dans lesquels la couronne est fixée au moyeu par une couche en caoutchouc attachée à ces deux parties, sont bien connus.
Ce système satisfait au but d'obtenir une connexion élastique et aphonique entre moyeu et couronne, mais il présente deux inconvénients, savoir : 1) le premier d'ordre technologique, qui a égard aux tensions pro- duites par le retrait du caoutchouc après sa vulcanisation, lesquelles tensions tendent à détacher le caoutchouc de la couronne, et présentent par conséquent une sollicitation àd- ditionnelle pour l'attache caoutchouc-métal.
2) l'autre, qui concerne le fonctionnement et consiste dans la
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grande déformabilité élastique en direction radiale. Si le caoutchouc est au repos et plus encore s'il est sous tension, par suite du retra.it du caoutchouc même, qui ne peut pas se manifester librement parce qu'il en est empêché par l'attache entre caoutchouc et couronne, il en résulte une grande défor- fiabilité du caoutchouc dans toutes les directions, particuliè- rement dans les directions radiale et tangentielle.
Or, tandis que cela. est généralement a.vantageux et même désiré pour le fonctionnement dans la direction tangentielle (par exemple dans les roues dentées, où le caoutchouc agit comme amortisseur des secousses et comme antivibrant torsional), au contraire la grande déformabilité du caoutchouc en direction radiale est souvent dommageable, comme, par exemple, dans les roues dentées, dans lesquelles elle compromet l'engrènement précis des dents, ou bien encore dans les coussinets, dans les- quels elle peut produire des désalignements.
Pour éviter à la fois ces deux inconvénients, la, présente invention prévoit une connexion élastique entre couronne et moyeu réalisée au moyen d'un anneau en caoutchouc qui, du côté du moyeu, peut être in- différemment attaché, soit directement au moyeu par une des mé- thodes bien connues par elles-mêmes, soit à un annea.u méta.llicue qui est encastré et fixé à son tour sur le moyeu par une des méthodes bien connues, tandis que au contraire du côté de la couronne le caoutchouc est attaché à un anneau métallique divisé en secteurs, qui est à son tour introduit de force dans la couronne et fixé à celle-ci par une des méthodes connues.
Parmi ces méthodes de fixa.tion, celle qui consiste à replier en direction radiale l'anneau intérieur et les secteurs de l'anneau extérieur et à appliquer les moyens de fixation, par exemple des vis, sur les surfaces latérales de la couronne et du moyeu est particulièrement avantageuse. En faisant en sorte oue le diamètre externe de l'anneau métallique divisé en secteurs, libre après la vulcanisation, soit plus grand que le diamètre interne de la, couronne, il se produit pendant le montage une compression du caoutchouc, qui peut être précalculée, et qui
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,réduit la déformabilité élastique du caoutchouc en direction radiale, tandis qu'elle laisse pratiquement inchangée la dé- formabilité élastique en, direction tangentielle, ainsi que l'aphonicité de l'ensemble.
Si la précompression radiale obtenue de cette façon produit une réaction plus grande que la force externe la plus grande qu'on peut prévoir dans cette direction, on peut assurer la concentricité de la couronne par rapport au moyeu, et en conséquence l'exactitude de l'engrènement des dents de la roue dentée.
Il est par soi évident que, lorsqu'on désire conserver une déformabilité élastique notable en direction radiale (par exemple dans des roues normales, poulies, etc.) la précompression correspondante à donner sera plus petite, ou même nulle.
De plus lorsque c'est nécessaire, la déformabilité tant en direction radiale qu'en direction tangentielle peut être artificiellement augmentée, par exemple en pratiquant dans le caoutchouc des rainures ou des trous de part en part.
La division en secteurs de l'anneau extérieur à fixer à la couronne annule en outre toujours les tensions internes ra- dia.les dans le caoutchouc qui sont produites par le retrait de celui-ci après la.vulcanisation, parce qu'elle permet aux secteurs mêmes de suivre librement ce retrait. Aussi l'éventuelle compression radiale agit d'une manière avantageuse dans ce sens, par le fait qu'en agissant en sens contraire aux tensions in- ternes, elle est avantageuse pour l'attache caoutchouc-métal.
En se référant particulièrement à la fig. 1, qui re- présente un exemple, non limitatif de réalisation d'une roue dentée selon la présente invention, 1 désigne le moyeu, 3.la couronne, 3 les dents, 4 l'anneau en caoutchouc attaché par vulcanisation aux anneaux rigides 5 et 6, qui portent respec- tivement les pliages latéraux 7 et 8, fixés respectivement à l'aide des vis 9 et 10 au moyeu et à la couronne. L'anneau ex- térieur 6, est, comme déjà dit, divisé en secteurset a de pré- .férence, au repos, un diamètre externe plus grand que le diamètre
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interne de la couronne 2, de façon que dans l'engrenage monté, les secteurs sont rapprochés l'un de l'autre, précomprimant ainsi ra.dia,lement l'anneau en ca.outchouc 4.
Dans le cas où la force tangentielle est trop grande, et où il est impossible de rester dans des limites admissibles pour la sollicitation spécifique de l'attache caoutchouc-métal, sans augmenter excessivement les dimensions de la pièce (par exemple dans les cas de roues dentées qui doivent transmettre un grand couple), la présente invention prévoit dans le moyeu ou dans la couronne, ou bien, ce qui est encore mieux, dans les anneaux métalliques qui sont fixés respectivement a.u moyeu et à la cou- ronne, et attachés au caoutchouc, des saillants radiaux alternés qui sollicitent à la compression en direction tangentielle la partie de caoutchouc interposée.
Les saillants doivent être di- mensionnés de façon à laisser radialement entre ceux du moyeu et la partie circulaire opposée de la, couronne, et respective- ment entre ceux de la couronne et la partie circulaire correspon- dante du moyeu, une épaisseur de caoutchouc suffisante à permet- tre à celle-ci de suivre, en se déformant au cisaillement et à. la flexion, la déformation des parties radiales en caoutchouc comprises entre les saillants et sollicitées à la compression par le moment de torsion.
Le caoutchouc, qui est l'organe élas- tique, doit en effet remplir les,fonctions suivantes : a) - les bras radiaux sollicités à la compression, qui sont compris entre les saillants respectivement du moyeu et de la couronne, doivent transmettre le couple; b) - les mêmes bras radiaux et non les bras circulaires en caout- chouc compris entre les saillants radiaux du moyeu et les corres- pondantes parties circula.ires de la couronne, ou vice versa., doivent assurer le centrage et partant l'engrènement exact des dents, moyennant la précompression en direction radiale, qui a été donnée pendant le montage :
c) - les bras radiaux et les circulaires nommés sous b) doivent consentir librement, moyennant leur déformation au cisaillement, et à la flexion, les deux fonctions a) et b).Pour faciliter la
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fonction c), dans la partie en caoutchouc peuvent cependant être prévues des interruptions (plus ou moins grandes) dans les bras circulaires, à hauteur des 1 saillants radiaux du moyeu, ou de ceux de la couronne ou bien de tous les deux.
En outre, dans ce but, ou dans celui d'obtenir une certaine courbe de déformation par rapport à la force tangentiel- le, les saillants peuvent être conformés de façon particulière, de manière à n'être pas initialement en contact avec la surface entière du caoutchouc, mais à venir en contact avec elle progres- sivement, pendant la déformation, de façon à obtenir la courbe de déformation (force tangentielle - écrasement) correspondant au mieux avec les exigences du fonctionnement.
En se référant particulièrement aux dessins annexés, la fig. 2 représente en coupe transversale, un engrenage capable de transmettre un grand moment de torsion, avec le caoutchouc en forme ondulée ou étoilée et des anneaux métalliques pourvus de saillants radiaux. La fige 3 représente, aussi en coupe transver- sale, un engrenage susceptible de transmettre un grand couple avec du caoutchouc constitué par des secteurs de forme substantielle- ment radiale, unis entre eux par des bras circulaires, et avec des anneaux métalliques pourvus de saillants qui sont engagés entre les différents secteurs en caoutchouc.
Enfin, comme variante de la fig. 3, la fig. 4 repré- sente en coupe transversale, une portion d'engrenage pour des couples importants, où les saillants radiaux ont une forme parti- culière, conformés de façon à entrer en contact, progressivement, avec le caoutchouc, pendant la déformation.
Dans la fig. 2 est désigné par 1 le moyeu, par 2 la couronne, par 3 les dents, par 4 le caoutchouc, par 5 et 6 les anneaux attachés au caoutchouc et solidaires respectivement avec le moyeu et avec la couronne, qui sont pourvus respectivement des pliage radiaux 11 et 12 engagés entre les bras radiaux 13 du caoutchouc, sur lesquels ils exercent une sollicitation à la compression, et ayant des dimensions radiales telles qu'ils lais- sent de l'espace pour les bras circulaires 14 et 15 du caoutchouc.
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L'anneau externe 6 est divisé en secteurs distancés entre eux, qui sont rapprochés jusqu'à se toucher (voir 16) lorsqu'ils sont montés, en donnant lieu ainsi à la. précompression du caoutchouc.
Dans la fige 3, on voit encore le moyeu 1, la couronna 2 et les dents 3; le caoutchouc 4 forme des secteurs 13 connec- tés pa.r des bras circulaires 14 et 15, tandis que l'anneau 5 fixé au moyeu, porte les saillants radiaux ou palettes Il, et l'anneau 6,fixé à la. couronne porte les saillants radia.ux 12.
Les saillants 11 et 12 comprennent entre eux les secteurs 13 qu'ils sollicitent à la compression, à la suite de l'action du couple et leur distance radiale de la couronne et respectivement du moyeu étant suffisante pour permettre au caoutchouc qui s'y trouve (bras circulaires 14 et 15) de suivre librement le mou- vement de compression des secteurs 13. Pour faciliter ce mouve- ment, le caoutchouc peut être absent sur tout le bras circulaire (voir 16 et 17) ou bien sur une partie de celui-ci.
Enfin la fige 4 représente une portion d'un engrenage analogue à celui de la figé 3, duquel pourtant il est substan- tiellement différent par le fait que les saillants radiaux 11 et 12, au lieu d'être rectilignes, ont un profil modelé, et qu'ils ne sont initialement pas en contact avec les secteurs 13 en caoutchouc, avec lesquels, au contraire, ils entrent en contact progressivement pendant le fonctionnement.
Les bras circulaires en caoutchouc en correspondance de 16 et 17 manquent complètement
Le profil des saillants Il et 12 peut être varié selon les exi- gences de l'emploi : dans la fig. 4 on a désigné par 12' une variante du profil 12. Dans les fig. 2 - 3 et 4 on n'a pas in- diqué les moyens de fixation entre les anneaux métalliques et la. couronne, et respectivement le moyeu.
Les exemples de construction ci-dessus décrits sont seulement indicatifs et non limitatifs ; enparticulier, pour obtenir la précompression radiale, a lieu de couper en sec- teurs l'anneau externe, on peut faire celui-ci d'une seule pièce, en coupant, au contraire, en secteurs l'annea. u interne, si cela.
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veut présenter des avantages de construction, ou bien on peut faire diviser en secteurs aussi bien 1/anneau externe que l'anneau interne. ,
En outre, bien que dans la figure on s'est référé à des engrenages, ce qu'on a dit ci-dessus est valable aussi pour d'autres organes substantiellement cylindriques, tels que coussinets de support, roues, poulies etc.
Pour protéger le caoutchouc contre l'huile de lubri- fication, on peut appliquer sur la surface externe de l'anneau en caoutchouc, une mince couche de caoutchouc du type résistant à l'huile, ou de résine, ou bien une couche de vernis élastique résistant à l'huile, etc.
R e v e n d cati ion s
1.- Connexion élastique entre moyeu et couronne d'un corps cylindrique, particulièrement d'engrenages, poulies, roues et coussinets, obtenue à l'aide d'un anneau en caoutchouc inter- posé entre moyeu et couronne, caractérisée par le fait que cet anneau est attaché au moyeu ou à la couronne ou aux deux à la d'un fois non pas directement, mais à l'aide ou respectivement deux anneaux métalliques attachés au caoutchouc par un des systèmes connus.
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Elastic and aphonic connection between crown and hub of a cylindrical body, particularly toothed wheels and support cushions.
Toothed wheels, bearings, pulleys, etc., in which the ring gear is fixed to the hub by a rubber layer attached to these two parts, are well known.
This system satisfies the aim of obtaining an elastic and aphonic connection between hub and crown, but it has two drawbacks, namely: 1) the first of a technological nature, which has regard to the tensions produced by the shrinkage of the rubber after its vulcanization, which stresses tend to loosen the rubber from the crown, and therefore present an additional stress on the rubber-to-metal attachment.
2) the other, which concerns the functioning and consists in the
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high elastic deformability in radial direction. If the rubber is at rest and even more if it is under tension, as a result of the withdrawal of the rubber itself, which cannot manifest itself freely because it is prevented from doing so by the attachment between rubber and crown, it This results in a great deformability of the rubber in all directions, especially in the radial and tangential directions.
Now while this. is generally a. advantageous and even desired for operation in the tangential direction (for example in toothed wheels, where the rubber acts as a shock absorber and as a torsional anti-vibration), on the contrary the high deformability of the rubber in the radial direction is often damaging , as, for example, in toothed wheels, in which it compromises the precise meshing of the teeth, or even in the bearings, in which it can produce misalignments.
To avoid these two drawbacks at the same time, the present invention provides an elastic connection between crown and hub produced by means of a rubber ring which, on the side of the hub, can be attached either directly, or directly to the hub by a methods well known in themselves, either to a ring or meta.llicue which is embedded and fixed in turn on the hub by one of the well known methods, while on the contrary on the side of the crown the rubber is attached to a metal ring divided into sectors, which in turn is forced into the crown and fixed to it by one of the known methods.
Among these fixing methods, that which consists in bending in the radial direction the inner ring and the sectors of the outer ring and in applying the fixing means, for example screws, to the lateral surfaces of the crown and of the hub is particularly advantageous. By ensuring that the external diameter of the metal ring divided into sectors, free after vulcanization, is greater than the internal diameter of the crown, during assembly a compression of the rubber occurs, which can be precalculated, and that
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, reduces the elastic deformability of rubber in the radial direction, while it leaves the elastic deformability in the tangential direction practically unchanged, as well as the aphonicity of the whole.
If the radial precompression obtained in this way produces a reaction greater than the greatest external force that can be expected in that direction, the concentricity of the crown with respect to the hub can be ensured, and consequently the accuracy of the l 'meshing of the teeth of the toothed wheel.
It is by itself obvious that, when it is desired to maintain a significant elastic deformability in the radial direction (for example in normal wheels, pulleys, etc.) the corresponding precompression to be given will be smaller, or even zero.
In addition, when necessary, the deformability both in the radial direction and in the tangential direction can be artificially increased, for example by making grooves or holes right through in the rubber.
The division into sectors of the outer ring to be fixed to the crown furthermore always cancels out the radial internal stresses in the rubber which are produced by the withdrawal of the latter after vulcanization, because it allows sectors to freely follow this withdrawal. Also the possible radial compression acts in an advantageous manner in this direction, by the fact that, by acting in the opposite direction to the internal tensions, it is advantageous for the rubber-to-metal attachment.
With particular reference to FIG. 1, which represents a non-limiting example of an embodiment of a toothed wheel according to the present invention, 1 designates the hub, 3 the crown, 3 the teeth, 4 the rubber ring attached by vulcanization to the rigid rings 5 and 6, which respectively carry the lateral folds 7 and 8, respectively fixed by means of screws 9 and 10 to the hub and to the crown. The outer ring 6, is, as already said, divided into sectors and has preferably, at rest, an outer diameter greater than the diameter
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internal ring 2, so that in the mounted gear, the sectors are brought closer to each other, thus precompressing ra.dia, lement the rubber ring 4.
In the event that the tangential force is too great, and where it is impossible to remain within the allowable limits for the specific stress of the rubber-metal attachment, without excessively increasing the dimensions of the part (for example in the case of wheels teeth which must transmit a large torque), the present invention provides in the hub or in the crown, or even better, in the metal rings which are fixed respectively to the hub and to the crown, and attached to the rubber, alternating radial protrusions which stress the interposed rubber part in the tangential direction.
The protrusions must be dimensioned so as to leave radially between those of the hub and the opposite circular part of the crown, and respectively between those of the crown and the corresponding circular part of the hub, a sufficient thickness of rubber to allow the latter to follow, deforming under shear and. the bending, the deformation of the radial rubber parts included between the protrusions and stressed in compression by the torque.
The rubber, which is the elastic member, must in fact fulfill the following functions: a) - the radial arms subjected to compression, which are between the projections of the hub and the crown respectively, must transmit the torque ; b) - the same radial arms and not the circular rubber arms included between the radial projections of the hub and the corresponding circular parts of the ring gear, or vice versa., must ensure the centering and therefore the engagement exact teeth, by means of precompression in the radial direction, which was given during assembly:
c) - the radial arms and the circular ones named under b) must allow freely, by means of their deformation in shear, and in bending, the two functions a) and b).
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function c), in the rubber part may however be provided interruptions (more or less large) in the circular arms, at the height of the radial projections of the hub, or those of the crown or both.
In addition, for this purpose, or for the purpose of obtaining a certain curve of deformation with respect to the tangential force, the protrusions can be shaped in a particular way, so as not to be in contact with the entire surface initially. rubber, but to come into contact with it gradually, during the deformation, so as to obtain the deformation curve (tangential force - crushing) corresponding best to the operational requirements.
With particular reference to the accompanying drawings, FIG. 2 shows in cross section a gear capable of transmitting a large torque, with the rubber in corrugated or star shape and metal rings provided with radial projections. Fig 3 shows, also in cross section, a gear capable of transmitting a large torque with rubber consisting of sectors of substantially radial shape, joined together by circular arms, and with metal rings provided with protrusions. which are engaged between the different rubber sectors.
Finally, as a variant of FIG. 3, fig. 4 shows in cross section a gear portion for high torques, where the radial projections have a particular shape, shaped so as to come into contact, progressively, with the rubber, during the deformation.
In fig. 2 is designated by 1 the hub, by 2 the crown, by 3 the teeth, by 4 the rubber, by 5 and 6 the rings attached to the rubber and integral respectively with the hub and with the crown, which are provided respectively with radial folds 11 and 12 engaged between the radial arms 13 of the rubber, on which they exert a compressive stress, and having radial dimensions such as to leave space for the circular arms 14 and 15 of the rubber.
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The outer ring 6 is divided into sectors spaced apart from each other, which are brought together until touching (see 16) when they are mounted, thus giving rise to the. rubber precompression.
In fig 3, we can still see the hub 1, the crown 2 and the teeth 3; the rubber 4 forms sectors 13 connected by the circular arms 14 and 15, while the ring 5 fixed to the hub, carries the radial projections or vanes II, and the ring 6, fixed to the. crown bears the radial protrusions 12.
The projections 11 and 12 include between them the sectors 13 which they stress in compression, as a result of the action of the torque and their radial distance from the crown and respectively from the hub being sufficient to allow the rubber therein (circular arms 14 and 15) to freely follow the compression movement of sectors 13. To facilitate this movement, the rubber may be absent on the whole circular arm (see 16 and 17) or on part of it. -this.
Finally, pin 4 represents a portion of a gear similar to that of figure 3, from which, however, it is substantially different in that the radial projections 11 and 12, instead of being rectilinear, have a modeled profile, and that they are not initially in contact with the rubber sectors 13, with which, on the contrary, they gradually come into contact during operation.
The circular rubber arms in correspondence of 16 and 17 are completely missing
The profile of the protrusions II and 12 can be varied according to the requirements of the use: in fig. 4 is designated by 12 'a variant of the profile 12. In FIGS. 2 - 3 and 4, the fixing means between the metal rings and 1a have not been indicated. crown, and respectively the hub.
The construction examples described above are only indicative and not limiting; in particular, in order to obtain the radial precompression, instead of cutting the outer ring into sectors, it is possible to make the latter in a single piece, by cutting, on the contrary, the ring into sectors. internal u, if that.
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wants to present construction advantages, or one can divide into sectors as well 1 / outer ring as the inner ring. ,
In addition, although in the figure reference has been made to gears, what has been said above is also valid for other substantially cylindrical members, such as support bearings, wheels, pulleys etc.
To protect the rubber against lubricating oil, a thin layer of oil-resistant rubber, or resin, or varnish can be applied to the outer surface of the rubber ring. elastic resistant to oil, etc.
R e v e n d cati ion s
1.- Elastic connection between hub and crown of a cylindrical body, particularly of gears, pulleys, wheels and bearings, obtained by means of a rubber ring interposed between hub and crown, characterized in that this ring is attached to the hub or to the crown or to both at the same time not directly, but with the aid or respectively two metal rings attached to the rubber by one of the known systems.