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LIAISON DESMODROMIQUE DE CORPS TOURNANTS A AXE DE ROTATION COMMUN, SOUMISE SURTOUT A DES EFFORTS DE COMPRESSION ET DE CISAILLEMENT.
La présente invention concerne une nouvelle liaison ou accouplement d'un nombre quelconque de corps tournant autour d'un axe commun, dont les parties de liaison sont sollicitées principalement à la compression et au cisaillement ou à la compression ou au cisaillement.
La liaison sans jeu des parties ou pièces qui tournent autour d'un axe commun, telles que par exemple un arbre et une roue dentée ou un arbre et un corps de roues, est une exigence impérieuse de la technique moderne. L'augmentation des vitesses, des nombres de tours et des sollici- tations par choc crée pour la liaison de pièces tournantes le danger d'une destruction rapide par le jeu inévitable entre les pièces dé liaison et les corps à relier; même si ce jeu est limite** aux tolérances minima que 1-'on peut atteindre.
Dans toutes les liaisons de corps rotatifs connues soumises à des efforts de compression et de cisaillement, telles que denture entaillée ou à crans, dentures d'arbres cannelés etc... le dangereux jeu d'ajustage ne peut pas être évité, ou bien toutes les parties de la liaison ne portent pas uniformément, de sorte que certaines parties sont soumises à des efforts excessifs. Pour ces parties, il y a danger de destruction prématurée et par conséquent aussi de destruction des autres groupes de la liaison.
En outre, tout jeu implique l'accès d'air ou d'oxygène, qui.,.en combinaison avec la surcharge des différentes particules des parties de la liaison ou des corps à relier à l'attaque redoutée dite oxydation ou rouil- le des ajustements, qui à son tour provoque d'autres phénomènes de corrosion et de ce fait la rouille de toute la liaison, mais tout particulièrement donne lieu à une diminution catastrophique de la durée des corps en question.
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Selon la présente invention.on..supprime ces inconvénients des types de liaison ou accouplement existants en interrompant le joint de séparation ânnulaire des corps à relier par des pièces de liaison travaillant surtout à la compression et au cisaillement. Ces pièces de liaison consistent en des éléments élastiques et en un dispositif de serrage (tension) axial. L'action de ressort radiale des pièces de liaison élastiques à partir et en direction de l'axe des corps dans lesquels elles sont logées ou'encastrées est tellement grande que l'espace cylindrique ou conique entre elles est complètement rempli. De cette manière, on obtient une liaison rigide en direction tangentielle et en direction radiale quel que soit le sens de rotation du système.
Plusieurs exemples d'exécution de l'objet de l'invention sont représentés sur les planches de dessins ci-annexées.
La figure 1 représente une liaison entre un corps d'arbre et une roue dentée, en coupe transversale;
La figure 2 est la vue de face correspondant à la: figure 1; la figure 3 est une réalisation à plusieurs liaisons à serrage ou tension; la figure 4 est une représentation schématique des forces qui agissent : la figure 5 est une réalisation correspondant à la figure 1, mais avec joint de séparation conique; la figure 6 est une réalisation avec plan de séparation de deux roues dentées perpendiculaire à l'axe de rotation.
Comme cela est visible aux figures 1 et 2, les pièces à relier - dans ce cas le corps d'arbre 1 et le corps de roue dentée 2 sont accouplées sans jeu tant en direction tangentielle qu'en direction axiale par une liaison par serrage. Cette liaison se compose du boulon 3, des bagues de serrage 4, 5 et de l'écrou de serrage 6. Ce dernier est utilement placé de manière que son axe passe par le joint de séparation 7.
Il va cependant de soi qu'il- est également possible de faire encore varier dans d'étroites limites l'axe de liaison par serrage. Pour autant que le couple- de rotation que le corps d'arbre 1 doit transmettre au corps de roue dentée 2 le rende nécessaire, on peut aussi prévoir plusieurs liaisons par serrage, comme cela ressort de la figure 3.
Les liaisons par serrage fonctionnent comme suit :
Le boulon 3, avec les bagues de serrage 4, 5 et l'écrou 6, est introduit sans serrage de ce dernier dans la forure prévue à cette fin. Aux figures 1 à 4, cette forure se trouve entre les pièces 1 et 2, à raison d'une moitié dans chacune de celles-ci. Par serrage de l'écrou 6, la pile de bagues 4, 5 est comprimée axialement, de sorte que les bagues extérieures 5 se dilatent radialement et les bagues intérieures se compri- ment . radialement, le tout dans une mesure telle qu'elles s'appliquent tant contre le boulon 3 que contre la forure, et cela avec une grande force. Il en résulte un liaison absolument dépourvue de jeu entre les corps à accou- pler 1 et 2, les éléments de serrage 4 et 5 et le boulon 3.
Les pièces 3,4 et 5 remplissent donc complètement l'espace dans lequel elles sont logées, de sorte qu'elles peuvent être considérées comme un seul corps ou pièce, ainsi que cela est représenté schématiquement à la figure 4. Sur cette fi- gure, on peut voir aussi comment agissent les forces.
Il en résulte une liaison desmodromique du type obtenu par l'action d'une force, absolument sûre et sans jeu, qui est fondée non sur le frottement, mais sur la compression et le cisaillement. Le dispositif selon l'invention permet donc de transmettre des couples de rotation d'une grandeur quelconque, tout en présentant l'avantage que la liaison par
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serrage possède des dimensions réduites et peut être mise en service à la main avec une simp@acelé à écrous.
Dans la disposition selon les figures 1 à 4 avec joints de séparation cylindriques, il se produit dans le joint de séparation 7 un jeu qui résulte des tolérances d'usinage. Comme, dans le cas des pièces qui sont exposées aux influences atmosphériques, de la corrosion peut se produire dans le joint de séparation, il est prévu dans ce cas, au lieu d'un joint de séparation cylindrique un joint de séparation conique conformément à la figura (chiffre de référence 8). Le corps d'arbre 9 et le corps de roue dentée'10 peuvent maintenant être mis en prise l'un avec l'autre par des liaisons à serrage du type décrit plus haut en combinaison avec la forure en deux parties 11.
Ces liaisons par serrage absorbent ici non seulement les efforts s'exerçant tangentiellement par compression et cisaillement, mais aussi les efforts s'exerçant axialement grâce au frottement des bagues de serrage contre les parois de la forure.
Dans le mode de réalisation selon la figure 6, deux roues dentées 13, 14, ayant le même axe de rotation, sont reliées entre elles de manière à être parallèles à un même plan, et en fait sur le corps d'arbre 12 est monté un corps de roue dentée 13 avec joint de séparation commun 15, tandis que la deuxième roue dentée 14 est accouplée avec la roue dentée 13 sana jeu et desmodromiquement par des liaisons à serrage du type décrit plus haut. Dans ce cas, la liaison à serrage consiste en deux bagues intérieures 16 ayant chacune unessnrface extérieure conique, et en une bague extérieure 17 à surfaces doublement conique disposées vers l'intérieur. Par son mode d'action, cette liaison à serrage correspond à celle selon la figure 1.
La seule différence est qu'à la figure 6 le plan de cisaillement est perpendiculaire à l'axe de rotation, tandis qu'aux figures 1 à 5 il est parallèle à cet axe.
Il est particulièrement important que par le mode de liaison décrit plus haut, on peut non seulement relier des pièces métalliques entre elles, mais aussi des pièces en matières plastique, en matières moulées etc... avec l'acier ou un métal non ferreux, par exemple des roues dentées en matière moulée avec des corps d'arbre en acier et en matières similaires.
¯ Concernant l'état antérieur de la technique, il y a encore
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lieu ëJ: lGù#e.observer ce qui suit
Pour relier des corps à axe de rotation commun sans se servir de cales, coins ou clavettes, il est connu d'employer des chevilles ou goupilles fendues ou entaillées légèrement coniques ou bien cylindriques qui sont enfoncées à coups de marteau dans des forures communes des pièces à accoupler. Pour défaire une liaison produite de cette manière, il est nécessaire de faire sortir la goupille fendue, soit au moyen d'un chasse-poin- tes ou poinçon soit , lorsqu'elle tient particulièrement fort, en agrandissant le forure.
Pendant cette opération, la forure recevant la goupille fendue est souvent endommagée et devient inutilisable, c'est-à-dire que pour fixer de nouveau les deux corps la forure doit être agrandie et on doit employer une goupille fendue plus grosse dans une mesure correspondante. En outre, dans la plupart des cas, pour défaire la liaison, il estrnécessaire de démonter tout l'arbre.
La présente invention supprime ces inconvénients de la gou- pille fendue. Avec son aide, on crée une liaison sans clavette ou coin qui peut être établie et défaite facilement et aussi souvent qu'on le désire, sans que de ce fait les forures des pièces à relier soient endommagées.
En outre, cette liaison selon l'invention est absolument exempte de jeu tant tangentiellement que radialement et axialement.
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DESMODROMIC LINK OF ROTATING BODIES WITH A COMMON ROTATION AXIS, SUBJECT ESPECIALLY TO COMPRESSION AND SHEAR EFFORTS.
The present invention relates to a novel connection or coupling of any number of bodies rotating about a common axis, the connection parts of which are stressed mainly in compression and shear or in compression or in shear.
The backlash-free connection of parts or parts which rotate about a common axis, such as, for example, a shaft and a toothed wheel or a shaft and a wheel body, is a pressing requirement of modern technology. The increase in speeds, in the number of revolutions and in shock loads creates for the connection of rotating parts the danger of rapid destruction by the inevitable play between the connection parts and the bodies to be connected; even if this play is limited ** to the minimum tolerances that 1-'on can reach.
In all known rotary body connections subjected to compressive and shearing forces, such as notched or notched toothing, splined shaft toothing, etc., the dangerous backlash cannot be avoided, or else all the parts of the link do not wear evenly, so some parts are subjected to excessive stress. For these parts there is danger of premature destruction and consequently also of destruction of the other groups of the bond.
In addition, any play involves the access of air or oxygen, which.,. In combination with the overload of the various particles of the parts of the bond or of the bodies to be connected to the dreaded attack known as oxidation or rusting. adjustments, which in turn causes other corrosion phenomena and hence rusting of the entire linkage, but in particular results in a catastrophic reduction in the life of the bodies in question.
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According to the present invention, these drawbacks are suppressed from the existing types of connection or coupling by interrupting the annular separation joint of the bodies to be connected by connecting pieces working mainly in compression and in shearing. These connecting pieces consist of elastic elements and an axial clamping device (tension). The radial spring action of the elastic connecting pieces from and towards the axis of the bodies in which they are housed or embedded is so great that the cylindrical or conical space between them is completely filled. In this way, a rigid connection is obtained in the tangential direction and in the radial direction whatever the direction of rotation of the system.
Several exemplary embodiments of the object of the invention are shown on the accompanying drawing boards.
Figure 1 shows a connection between a shaft body and a toothed wheel, in cross section;
FIG. 2 is the front view corresponding to: FIG. 1; FIG. 3 is an embodiment with several clamping or tensioning connections; FIG. 4 is a schematic representation of the forces which act: FIG. 5 is an embodiment corresponding to FIG. 1, but with a conical separation joint; FIG. 6 is an embodiment with a plane of separation of two toothed wheels perpendicular to the axis of rotation.
As can be seen in Figures 1 and 2, the parts to be connected - in this case the shaft body 1 and the toothed wheel body 2 are coupled without play both in the tangential direction and in the axial direction by a clamp connection. This connection consists of the bolt 3, the clamping rings 4, 5 and the clamping nut 6. The latter is usefully placed so that its axis passes through the separation joint 7.
It goes without saying, however, that it is also possible to further vary the connection axis by clamping within narrow limits. As long as the torque which the shaft body 1 has to transmit to the toothed wheel body 2 makes it necessary, it is also possible to provide several clamping connections, as shown in FIG. 3.
Clamp connections work as follows:
The bolt 3, with the clamping rings 4, 5 and the nut 6, is inserted without tightening the latter into the hole provided for this purpose. In Figures 1 to 4, this hole is located between parts 1 and 2, at a rate of half in each of them. By tightening the nut 6, the stack of rings 4, 5 is compressed axially so that the outer rings 5 expand radially and the inner rings compress. radially, all to such an extent that they apply both against the bolt 3 and against the bore, and that with great force. The result is an absolutely zero-clearance connection between the coupling bodies 1 and 2, the clamping elements 4 and 5 and the bolt 3.
The parts 3, 4 and 5 therefore completely fill the space in which they are housed, so that they can be considered as a single body or part, as is shown schematically in FIG. 4. In this figure , we can also see how the forces act.
The result is a desmodromic connection of the type obtained by the action of a force, absolutely safe and without play, which is based not on friction, but on compression and shear. The device according to the invention therefore makes it possible to transmit torques of any magnitude, while having the advantage that the connection by
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The clamp has small dimensions and can be put into service by hand with a simple nut.
In the arrangement according to Figures 1 to 4 with cylindrical separation joints, there is a clearance in the separation joint 7 which results from the machining tolerances. As in the case of parts which are exposed to atmospheric influences corrosion may occur in the separation joint, in this case, instead of a cylindrical separation joint, a conical separation joint is provided in accordance with figura (reference figure 8). The shaft body 9 and the toothed wheel body '10 can now be engaged with each other by clamp connections of the type described above in combination with the two-part bore 11.
These clamping connections here absorb not only the forces exerted tangentially by compression and shearing, but also the forces exerted axially thanks to the friction of the clamping rings against the walls of the borehole.
In the embodiment according to Figure 6, two toothed wheels 13, 14, having the same axis of rotation, are connected to each other so as to be parallel to the same plane, and in fact on the shaft body 12 is mounted a toothed wheel body 13 with a common separation seal 15, while the second toothed wheel 14 is coupled with the toothed wheel 13 without play and desmodromically by clamping connections of the type described above. In this case, the clamp connection consists of two inner rings 16 each having a tapered outer surface, and an outer ring 17 with doubly tapered surfaces disposed inward. By its mode of action, this clamping connection corresponds to that according to Figure 1.
The only difference is that in Figure 6 the shear plane is perpendicular to the axis of rotation, while in Figures 1 to 5 it is parallel to this axis.
It is particularly important that by the method of connection described above, it is not only possible to connect metal parts to each other, but also parts made of plastic, molded materials, etc., with steel or a non-ferrous metal, for example toothed wheels of molded material with shaft bodies of steel and similar materials.
¯ Concerning the prior state of the art, there is still
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place ëJ: lGù # e. observe the following
To connect bodies with a common axis of rotation without using wedges, wedges or keys, it is known to use dowels or split pins or notched slightly conical or else cylindrical which are driven with hammer blows into common holes in the parts. to mate. To undo a connection produced in this way, it is necessary to make the cotter pin come out, either by means of a punch or punch or, when it is particularly strong, by enlarging the bore.
During this operation, the hole receiving the cotter pin is often damaged and becomes unusable, i.e. to fix the two bodies again the hole must be enlarged and one must use a cotter pin larger to a corresponding extent. . In addition, in most cases, to undo the linkage, it is necessary to dismantle the entire shaft.
The present invention overcomes these drawbacks of the split pin. With its help, a wedge-free or wedge-free connection is created which can be established and undone easily and as often as desired, without thereby damaging the bores of the parts to be joined.
In addition, this connection according to the invention is absolutely free from play, both tangentially and radially and axially.