Dispositif de transmission planétaire. La présente invention concerne un dis positif de transmission planétaire au moyen duquel on peut transmettre une gamme de vitesse allant de la valeur nulle à l'infini.
Le dispositif de transmission planétaire, que l'on peut construire en réducteur de vi tesse, est applicable particulièrement aux ponts roulants électriques et autres machines de ce genre.
Le dispositif de transmission planétaire uivant l'invention comporte un premier train planétaire adapté sur l'arbre de commande et actionné par celui-ci, un second train pla nétaire étant adapté et opérant sur l'arbre commandé, les satellites du premier train en traînant l'un des éléments constitutifs du deuxième train. La caractéristique de l'in vention consiste en ce que les deux trains de satellites engrènent chacun avec une cou ronne extérieure dentée intérieurement, l'une de ces couronnes au moins étant mobile au tour de son axe.
Suivant une des formes principales de réalisation de l'invention, le système com porte: un premier train planétaire, compor tant un pignon solaire moteur recevant son mouvement d'un moteur généralement élec trique, un premier satellite ou système de satellites engrenant avec ce pignon, un se cond train analogue au précédent, dont le pignon central reçoit le mouvement du sa tellite ou système de satellites du pre mier train et dont le satellite ou sys tème de satellites engrenant avec ce pi gnon transmet le mouvement, soit directe ment au récepteur, soit à de nouveaux or ganes intermédiaires ou réducteurs.
Dans cette forme de réalisation, la couronne den tée, engrenant avec le ou les satellites du premier réducteur, sera mobile autour de son axe et pourra être commandée, par exemple, par un moteur électrique, tandis que la cou ronne dentée, engrenant avec le second satel lite ou système de satellites, sera générale ment fixe. Grâce à ce système, l'on ob- tient une grande gamme de vitesses à l'arbre récepteur, en modifiant la vitesse, soit du moteur commandant l'arbre sur lequel se trouve calé le pignon solaire du premier pi gnon réducteur, soit du moteur commandant la rotation directe de la couronne circulaire du premier système d'engrenage, soit des deux moteurs simultanément, ou encore, le sens de rotation des @deux moteurs, qui peu vent tourner soit dans le même sens, soit dans des sens opposés.
Les dispositifs ne possédant pas ces ca ractéristiques ne présentent pas ces avanta ges et notamment, un dispositif sans couronne dentée mobile formant différentiel ne pos sède pas la même souplesse, et un réducteur planétaire avec couronne différentielle, mais qui ne possèderait qu'un train planétaire, ne permet pas d'obtenir une gamme de vitesses aussi étendue.
Suivant une autre forme de réalisation. l'appareil réducteur planétaire comporte: un premier train réducteur planétaire, constitué par un engrenage moteur solaire, un ou plu sieurs engrenages satellites engrenant avec une couronne dentée fixe ou mobile et un se cond train réducteur planétaire ou hypocy- cloïdal, comprenant un ou plusieurs satellites solidaires ou solidarisés avec le ou les satel lites du second train, constituant donc les en grenages moteurs @de ce train, ce ou ces sa tellites engrenant avec une couronne dentée, mobile autour de son axe, transmettant le mou vement, directement ou par l'intermédiaire d'organes appropriés, à l'arbre récepteur,
le pignon solaire de ce second train pouvant être supprimé et l'est d'ailleurs normalement. Ce système planétaire permet de réduire à l'infini le rapport de transmission du mou vement de l'arbre moteur à l'arbre récepteur. ce qui s'obtient en modifiant le rapport en tre le diamètre des satellites des deux sys tèmes; le rapport de réduction sera infini, c'est-à-dire que l'arbre moteur ne transmet tra plus le mouvement à l'arbre récepteur, lorsque les deux satellites ou systèmes de sa tellites ont le même diamètre. Deux formes de réalisation de l'invention seront décrites avec référence aux figures des dessins annexés.
Ces dessins représentent: Fig. 1, une vue en élévation de la pre mière forme d'exécution, une partie de l'en veloppe étant enlevée; Fig. 2, une coupe suivant l'axe A-B de la fig. 1; Fig. 3, une vue schématique indiquant les déplacements relatifs des divers engre nages du réducteur planétaire; Fig. 4, une vue schématique indiquant d'autres déplacements que ceux de la fig. 3; Fig. 5, une autre forme d'exécution de l'invention, dans laquelle on utilise des sa tellites communs aux deux systèmes d'engre nages planétaires; Fig. 6, une vue de face, montrant sché matiquement deux engrenages planétaires du dispositif suivant fig. 5 et leurs déplacements absolus et relatifs.
Se référant aux fig. 1 à 4, la première forme d'exécution comporte un pignon 2, so lidaire ou solidarisé de l'arbre 2m du mo teur, tournant à une certaine vitesse angu laire W1 suivant la flèche W1, ainsi que visible à la fig. 3, et ce pignon 2 entraînera le pignon denté ou satellite 2r à la vitesse W2. Ce satellite 2r engrène avec une cou ronne dentée 3, pouvant tourner autour de son axe ou être rendue fixe, comme cela sera décrit ci-après.
Lorsque la couronne dentée 3 est fixe, ce qui peut être obtenu en immobilisant le moteur 4m, le centre ou axe 2t du satellite 2r devra se mouvoir suivant la flèche W3. à une vitesse angulaire W3. Cet axe 2t, prend appui sur le plateau 2k repo sant, par un roulement à billes 2g, sur l'arbre 2m et servant uniquement à équilibrer l'effort supporté par le satellite 2r, et trans mis au second système planétaire, comme cela sera décrit ci-après, de sorte que ce pla teau pourra affecter toute autre forme et, au lieu de reposer sur l'axe 2m, pourra, par exemple, rouler, par l'intermédiaire d'un rou lement à billes ou par tout autre intermé diaire, par exemple, sur un manchon entou- rant l'axe 2m.
L'axe 2t du satellite est, d'au tre part, solidarisé avec un autre plateau 5t, soit par l'intermédiaire d'un boulon, comme représenté sur le dessin, soit par tout autre moyen; ce plateau est, d'autre part, solida risé par une cale 7 avec le pignon denté so laire ou central 5a du second train plané taire, tournant, par l'intermédiaire d'une antifriction ou d'un roulement à billes, au tour d'un axe 8, à la même vitesse angu laire W3 et dans le même sens que le satel lite 2r.
Le pignon denté 5a engrène avec le satellite du second groupe d'engrenages réducteurs, dont l'axe 5p repose, d'une manière analo gue, à l'axe 2t, par l'une de ses extrémités sur un plateau 3k, pouvant tourner soit à frottement doux, soit autrement, par exem ple, sur une surface du plateau 5t dressée à cet effet.
L'autre extrémité de l'axe 5p est solida risée avec un plateau 5f calé sur l'arbre ré cepteur 5k, qui tourne dans des coussinets appropriés 5g supportés par le carter 6. Ces coussinets peuvent être remplacés par un roulement à billes ou dispositif équivalent. Le satellite 5r engrène, d'autre part, avec une couronne dentée 5, d'un type connu, gé néralement fixe.
Le pignon moteur 5a du second groupe étant entraîné dans le même sens que le sa tellite du premier groupe et la disposition des engrenages du second groupe étant ana logue à celle des engrenages du premier groupe, l'arbre récepteur 5k tournera dans le même sens que l'axe 2t du premier groupe, dont la couronne dentée 3 a été maintenue fixe pendant tous ses déplacements.
Si maintenant, on suppose le pignon mo teur du premier groupe maintenu fixe et la couronne dentée 3 actionnée par un second moteur commandant l'axe 4m (fig. 4), par l'intermédiaire d'un engrenage denté 4, la couronne 3 sera entraînée dans le sens de la flèche W4, à une certaine vitesse angulaire W4, le satellite 2r tournera à une certaine vitesse angulaire W'2 et l'axe 2t sera en traîné, suivant la flèche W'3 à une certaine vitesse W'3 étant donné que le pignon mo teur 2 est fixe. La transmission du mouve ment à l'arbre récepteur 5k sera effectuée de la même manière que celle exposée ci- dessus.
Il résulte de cette disposition, qu'en mettant en marche le moteur 2m ou 4m, qui peuvent être de puissance différente ou de même puissance, nous pourrons faire tour ner l'arbre récepteur à des vitesses diffé rentes.
Mais ces moteurs commandant les axes ou arbres 2m ou 4m, au lieu de fonctionner indépendamment l'un de l'autre, pourraient fonctionner simultanément, en sorte que la couronne dentée 3 serait mobile, en même temps que le pignon moteur 2. Suivant que ces deux moteurs 2m et 4m tourneront dans le même sens ou dans des sens différents, il sera possible d'obtenir des variations de vi tesse sur l'arbre récepteur 5k, variations qui pourront aller d'une valeur nulle et même négative jusqu'à tes valeurs positives quel conques.
Dans le cas où l'axe 2t et la couronne 3 tournent dans le même sens, les vitesses an gulaires de ces éléments s'ajouteront pour donner lieu à la valeur maximum de la vi tesse angulaire de l'arbre 5k, tandis que. dans le cas où l'axe 2t et la couronne 3 tour nent en sens contraire, les vitesses angulai res de ces éléments se retranchent jusqu'à donner une valeur nulle et même négative.
Il est à noter que la couronne 3 ne subit que des efforts très faibles et que, par consé quent, il ne sera pas nécessaire de donner une forte épaisseur à cette couronne; de même, en vue de transmettre le mouvement du mo teur 4m à la couronne 3, celle-ci pourra être dentée extérieurement et engrener avec un système d'engrenage recevant son mouve ment d'un moteur, mais ce mouvement peut également être transmis à la couronne 3 par tout autre moyen.
La fig. 5 représente une autre forme de réalisation de l'invention.
Se référant à cette figure, l'arbre 2m, attaqué par le moteur électrique, transmet son mouvement à un pignon solaire 2, engre nant avec un satellite 2r, dont l'axe 2t re pose, par une de ses extrémités, sur un pla teau 2k, tournant à frottement doux, soit sur l'arbre 2m, comme dans l'exemple précé dent, soit par l'intermédiaire d'une antifric tion 2g sur un manchon entourant l'arbre 2m, comme dans l'exemple représenté, soit par tout autre moyen.
Ce satellite 2r engrène avec une couronne dentée 3, analogue à la couronne dentée citée dans la fig. 2, cou ronne dentée pouvant, à volonté, être mainte nue fixe ou mise en rotation autour de son axe, et à cet effet, elle sera supportée par une antifriction appropriée, telle, par exem ple, deux bagues 9 en bronze, largement lu brifiées, comme représenté sur le dessin; lorsqu'elle sera mobile, elle pourra être den tée extérieurement, comme dans l'exemple précédent et engrener avec un système de transmission 10, recevant le mouvement du second moteur.
Dans le second système planétaire ou hypocycloïdal, le pignon solaire sera norma lement absent et le mouvement du satellite 2r du premier train sera directement trans mis au satellite 5r du second train, lequel satellite sera solidaire ou solidarisé du satel lite 2r et pourra même ne former qu'une seule pièce avec celui-ci. Dans l'exemple re présenté, l'axe 2t de ce satellite sera com mun à l'axe du satellite 2r et reposera sur un plateau 4k tournant à frottement doux sur l'arbre récepteur 5k. Le satellite 5r engrène avec une couronne dentée 12, solidaire ou solidarisée d'un plateau 5f.
Le plateau 5f sera solidarisé avec l'arbre récepteur 5k par un moyen approprié, tel, par exemple, une cale, de sorte que le pla teau 5f doit transmettre à l'arbre récepteur le mouvement reçu par le satellite 5r.
Le rapport entre la vitesse transmise par l'arbre 2m et la vitesse reçue par l'arbre 5k, en supposant la couronne dentée 3 fixe, est fonction du rapport des diamètres respec tifs des couronnes 3 et 12 ou, plus exacte ment, du rapport entre les rapports respectifs des vitesses périphériques de rotation des sa- tellites de chaque train autour de leur axe, aux vitesses de circulation des points de contact des satellites avec les couronnes den tées autour de l'axe du système, de sorte que, si les diamètres des plateaux et donc les dia mètres des satellites sont les mêmes, l'arbre récepteur 57c ne recevra pas le mouvement de l'arbre 2m.
La fig. 6 représente une vue schématique de face des deux satellites et montre la tra jectoire de ceux-ci, ainsi que le mode de transmission du mouvement du satellite 2r à la couronne dentée 12.
Dans ce dessin, a représente la distance entre l'axe 2m et le centre 2t des satellites, r le rayon du satellite 2r, et r' le rayon du satellite 5r.
Si l'on suppose la couronne 3 fixe et que l'on considère un déplacement du satellite 2r tel que ce satellite ait tourné sur lui-même au tour de son axe d'un angle, c, le point de con tact de ce satellite et de la couronne dentée 3 aura décrit un arc A-B et le satellite aura tourné autour de l'axe 2m d'un angle
EMI0004.0000
Le satellite 5r solidaire du satellite aura donc pendant ce temps également tourné sur lui-même d'un même angle o et aura tourné autour de l'axe 2m également d'un même angle α.
Cependant, le déplacement angulaire re latif du satellite 5r par rapport à la couronne dentée 12 aura été d'un angle
EMI0004.0001
il en résulte que le déplacement angulaire du plateau 12 aura été d'un angle
EMI0004.0002
(r+ <I>a</I> 2<I>ci</I> il en résulte donc que, suivant que r sera phis grand, plus petit ou égal à r', a sera également plus grand, plus petit ou égal <I>à a'</I> et le plateau tournera dans le même sens que l'axe 2m ou en sens opposé, ou ne re cevra plus le mouvement de cet axe. En outre, lorsqu'on imprime un mouve ment de rotation autour de son axe à la cou ronne dentée 3, ce mouvement multiplié par un coefficient de réduction approprié, s'ajou tera ou se retranchera à la vitesse de rota tion de la couronne 12, suivant les cas.
L'on pourra donc modifier le rapport de la vitesse transmise à la vitesse reçue, soit en modifiant le rapport des diamètres des couronnes dentées respectives, soit en modi fiant les vitesses relatives des deux moteurs électriques. En outre, afin d'équilibrer les forces, une extrémité de l'arbre récepteur et une extrémité de l'arbre moteur seront con nectées par un roulement à billes 11, antifric tion ou tout autre dispositif analogue.
Planetary transmission device. The present invention relates to a planetary transmission device by means of which it is possible to transmit a speed range going from zero to infinity.
The planetary transmission device, which can be constructed as a speed reducer, is particularly applicable to electric overhead traveling cranes and other machines of this kind.
The planetary transmission device according to the invention comprises a first planetary gear adapted to the control shaft and actuated by the latter, a second planetary gear being adapted and operating on the controlled shaft, the planet gear of the first train dragging one of the building blocks of the second train. The characteristic of the invention consists in that the two sets of planet gears each mesh with an outer ring geared internally, at least one of these rings being movable around its axis.
According to one of the main embodiments of the invention, the system comprises: a first planetary gear, comprising a driving sun gear receiving its movement from a generally electric motor, a first satellite or system of satellites meshing with this pinion , a second train similar to the previous one, whose central pinion receives the movement of the satellite or satellite system of the first train and whose satellite or satellite system meshing with this pinion transmits the movement, either directly to the receiver , or to new intermediate or reducing agents.
In this embodiment, the toothed crown, meshing with the planet or satellites of the first reduction gear, will be movable around its axis and may be controlled, for example, by an electric motor, while the toothed crown, meshing with the second satellite, or satellite system, will generally be fixed. Thanks to this system, a wide range of speeds is obtained on the receiving shaft, by modifying the speed either of the motor controlling the shaft on which the sun gear of the first non-reducing pin is located, or of the motor controlling the direct rotation of the circular crown of the first gear system, either of the two motors simultaneously, or even the direction of rotation of the @deux motors, which can turn either in the same direction or in opposite directions.
The devices not having these characteristics do not have these advantages and in particular, a device without a movable ring gear forming a differential does not have the same flexibility, and a planetary gearbox with a differential ring gear, but which would only have a planetary gear , does not make it possible to obtain such a wide range of speeds.
According to another embodiment. the planetary reduction device comprises: a first planetary reduction train, consisting of a solar motor gear, one or more planet gears meshing with a fixed or mobile toothed ring gear and a planetary or hypocycloidal reduction gear, comprising one or more satellites integral or integral with the satellite (s) of the second train, therefore constituting the engine gears @de this train, this or these tellite (s) meshing with a toothed ring, movable around its axis, transmitting movement, directly or by through appropriate organs, to the receiving tree,
the sun gear of this second train can be removed and is otherwise normally. This planetary system makes it possible to infinitely reduce the transmission ratio of the movement of the motor shaft to the receiver shaft. which is obtained by modifying the ratio between the diameter of the satellites of the two systems; the reduction ratio will be infinite, that is to say the motor shaft no longer transmits movement to the receiver shaft, when the two satellites or systems of its tellites have the same diameter. Two embodiments of the invention will be described with reference to the figures of the accompanying drawings.
These drawings represent: FIG. 1, an elevational view of the first embodiment, part of the envelope being removed; Fig. 2, a section along the axis A-B of FIG. 1; Fig. 3, a schematic view indicating the relative movements of the various gears of the planetary reduction gear; Fig. 4, a schematic view indicating other displacements than those of FIG. 3; Fig. 5, another embodiment of the invention, in which use is made of tellite sa common to the two planetary gear systems; Fig. 6, a front view, showing matically two planetary gears of the device according to FIG. 5 and their absolute and relative displacements.
Referring to fig. 1 to 4, the first embodiment comprises a pinion 2, so lidaire or integral with the shaft 2m of the motor, rotating at a certain angular speed W1 according to the arrow W1, as can be seen in FIG. 3, and this pinion 2 will drive the toothed or satellite pinion 2r at speed W2. This satellite 2r meshes with a toothed crown 3, which can rotate about its axis or be made fixed, as will be described below.
When the toothed ring 3 is fixed, which can be obtained by immobilizing the motor 4m, the center or axis 2t of the satellite 2r must move according to the arrow W3. at an angular speed W3. This axis 2t, is supported on the plate 2k resting, by a ball bearing 2g, on the shaft 2m and serving only to balance the force supported by the satellite 2r, and transmitted to the second planetary system, as will be described below, so that this plate can take any other shape and, instead of resting on the 2m axis, can, for example, roll, by means of a ball bearing or by any other intermediate, for example, on a sleeve surrounding the 2m axis.
The axis 2t of the satellite is, on the other hand, secured to another plate 5t, either by means of a bolt, as shown in the drawing, or by any other means; this plate is, on the other hand, secured by a wedge 7 with the central or central toothed pinion 5a of the second planetary gear, rotating, by means of an antifriction or a ball bearing, in turn an axis 8, at the same angular speed W3 and in the same direction as the satel lite 2r.
The toothed pinion 5a meshes with the satellite of the second group of reduction gears, the axis of which 5p rests, in an analogous manner, with the axis 2t, by one of its ends on a plate 3k, which can rotate. either gently rubbing, or otherwise, for example, on a surface of the plate 5t erected for this purpose.
The other end of the axis 5p is secured with a plate 5f wedged on the receiver shaft 5k, which rotates in suitable bearings 5g supported by the housing 6. These bearings can be replaced by a ball bearing or device. equivalent. The satellite 5r meshes, on the other hand, with a toothed ring 5, of a known type, generally fixed.
The motor pinion 5a of the second group being driven in the same direction as the satellite of the first group and the arrangement of the gears of the second group being similar to that of the gears of the first group, the receiver shaft 5k will rotate in the same direction as the axis 2t of the first group, of which the toothed ring 3 has been kept fixed during all its movements.
If now we assume that the motor pinion of the first group is kept fixed and the ring gear 3 actuated by a second motor controlling the axis 4m (fig. 4), by means of a toothed gear 4, the ring gear 3 will be driven in the direction of arrow W4, at a certain angular speed W4, the satellite 2r will rotate at a certain angular speed W'2 and the axis 2t will be trailed, following the arrow W'3 at a certain speed W'3 since the motor pinion 2 is fixed. The transmission of the movement to the receiver shaft 5k will be carried out in the same manner as that described above.
It results from this arrangement, that by starting the motor 2m or 4m, which can be of different power or of the same power, we will be able to turn the receiver shaft at different speeds.
But these motors controlling the axes or shafts 2m or 4m, instead of operating independently of one another, could operate simultaneously, so that the toothed ring 3 would be mobile, at the same time as the motor pinion 2. Depending on whether these two motors 2m and 4m will turn in the same direction or in different directions, it will be possible to obtain variations in speed on the 5k receiver shaft, variations which may range from a zero value and even negative up to your positive values what conch.
In the case where the axis 2t and the ring gear 3 rotate in the same direction, the angular speeds of these elements will be added to give rise to the maximum value of the angular speed of the shaft 5k, while. in the case where the axis 2t and the crown 3 turn in the opposite direction, the angular speeds of these elements are cut off until they give a zero and even negative value.
It should be noted that the crown 3 only undergoes very low forces and that, consequently, it will not be necessary to give this crown a great thickness; similarly, in order to transmit the movement of the motor 4m to the ring gear 3, the latter could be toothed externally and mesh with a gear system receiving its movement from a motor, but this movement can also be transmitted to crown 3 by any other means.
Fig. 5 shows another embodiment of the invention.
Referring to this figure, the shaft 2m, driven by the electric motor, transmits its movement to a sun gear 2, generating with a satellite 2r, whose axis 2t rests, by one of its ends, on a plate. teau 2k, rotating with gentle friction, either on the 2m shaft, as in the previous example, or by means of a 2g antifric tion on a sleeve surrounding the 2m shaft, as in the example shown, or by any other means.
This satellite 2r meshes with a ring gear 3, similar to the ring gear mentioned in FIG. 2, toothed crown which can, at will, be held bare fixed or rotated around its axis, and for this purpose, it will be supported by an appropriate antifriction, such, for example, two bronze rings 9, widely read brified, as shown in the drawing; when it is mobile, it can be externally pointed, as in the previous example, and mesh with a transmission system 10, receiving the movement of the second motor.
In the second planetary or hypocycloidal system, the sun gear will normally be absent and the movement of the satellite 2r of the first train will be directly transmitted to the satellite 5r of the second train, which satellite will be attached to or attached to the satellite 2r and may not even form only one piece with this one. In the example shown, the axis 2t of this satellite will be common to the axis of the satellite 2r and will rest on a plate 4k rotating with gentle friction on the receiver shaft 5k. The satellite 5r meshes with a toothed ring 12, integral with or integral with a plate 5f.
The plate 5f will be made integral with the receiver shaft 5k by an appropriate means, such as, for example, a wedge, so that the plate 5f must transmit to the receiver shaft the movement received by the satellite 5r.
The ratio between the speed transmitted by the shaft 2m and the speed received by the shaft 5k, assuming the ring gear 3 fixed, is a function of the ratio of the respective diameters of the rings 3 and 12 or, more exactly, of the ratio between the respective ratios of the peripheral speeds of rotation of the satellites of each train around their axis, to the speeds of circulation of the points of contact of the satellites with the toothed rings around the axis of the system, so that, if the diameters of the plates and therefore the diameters of the satellites are the same, the receiving shaft 57c will not receive the movement of the 2m shaft.
Fig. 6 represents a schematic front view of the two satellites and shows the trajectory of these, as well as the mode of transmission of the movement of the satellite 2r to the ring gear 12.
In this drawing, a represents the distance between the axis 2m and the center 2t of the satellites, r the radius of the satellite 2r, and r 'the radius of the satellite 5r.
If we suppose the crown 3 fixed and we consider a displacement of the satellite 2r such that this satellite has turned on itself around its axis by an angle, c, the point of contact of this satellite and the toothed ring 3 will have described an arc AB and the satellite will have rotated around the axis 2m at an angle
EMI0004.0000
The satellite 5r integral with the satellite will therefore have during this time also rotated on itself by the same angle o and will have rotated around the axis 2m also by the same angle α.
However, the relative angular displacement of the satellite 5r relative to the ring gear 12 will have been at an angle
EMI0004.0001
it follows that the angular displacement of the plate 12 will have been of an angle
EMI0004.0002
(r + <I> a </I> 2 <I> ci </I> it follows that, depending on whether r is bigger, smaller or equal to r ', a will also be larger, smaller or equal <I> to a '</I> and the plate will rotate in the same direction as the 2m axis or in the opposite direction, or will no longer receive the movement of this axis. In addition, when printing a movement of rotation around its axis to the toothed crown 3, this movement multiplied by an appropriate reduction coefficient, will be added or subtracted at the speed of rotation of the crown 12, as the case may be.
It is therefore possible to modify the ratio of the speed transmitted to the speed received, either by modifying the ratio of the diameters of the respective toothed rings, or by modifying the relative speeds of the two electric motors. Furthermore, in order to balance the forces, one end of the receiving shaft and one end of the motor shaft will be connected by a ball bearing 11, anti-friction or any other similar device.