Brevet FR2056984A1 — publié le 19710507

-1- 2056984 la présente invention concerne des dispositifs de transmission de mouvement et.plus spécialement un dispositif de commande modifié du type à mouvement harmonique. Comme on le décrira dans la présente demande, l'invention concerne tout particulièrement 5 une transmission de force comprenant deux éléments tournant, l'un par rapport à l'autre et disposés coaxialement ,dont> l'un est radia- " lement (et/ou axialement) flexible pour transmettre une onde circonférentielle et présente une surface de travail rugueuse des-êiîi*© tinée ainsi à/aPPli Les dispositfs de commande à mouvement harmonique utilisent couramment trois éléments fondamentaux : un élément flexible, un élément rigide circulaire coaxial.à l'élément flexible et un géné-15 rateur d'ondes pour provoquer la flexion de l'élément flexible et 1'engrènement des deux éléments à des endroits espacée et. pour provoquer la génération d'une onde de flexion dans l'élément flexible.!' élément d'entrée peut être formé par l'un quelconque des trois éléments et l'un des deux autres éléments peut servir d'élément 20 de sortie. Les caractéristiques remarquables de tels dispositifs de commande sont leur aptitude à transmettre un couple élevé pour leur dimension et leur précision de fonctionnement avec un très faible jeu. Dans des applications dans lesquelles, pour un ensemble de dimension correspondante. le couple nécessaire peut être moins 25 élevé ou une transmission peu précise est acceptable, il est souvent souhaitable de concevoir un appareil permettant une production plus économique. Antérieurement, on a tenté de résoudre le problème en produisant des dispositifs de transmission de couple du type à 30 mouvement harmonique d'un prix moins élevé,dans lesquels une dis-Ttorsion. radiale conjointe est imposée à deux éléments tubulaires élastiques coaxiaux non dentés. D'autres réducteurs qui ne sont pas du type à mouvement harmonique sont par exemple ceux dans lesquels au moins un élément roulant se déplace "le long d'un élément flexi-35 ble pour le presser contre un élément commandé rigide sans qu'il se produise de glissement. On connaît encore d'autres dispositions polir réaliser des transmissions à frottement ou sans dent,dans 70 28515 -2- 2056984 lesquelles il peut se produire un glissement d'un degré indéterminé. • A la lumière de ce qui précède et mis à part -l'avantage de la diminution - du prix due à la suppression de la taille précise des 5 dents d'un-élément,la présente invention a principalement pour objet un dispositif de commande rotatif de fonctionnement silencieux, d' éviter la nécessité de respecter des tolérances rigoureuses et le maintien d'une transmission de couple raisonnablement bonne par rapport à la dimension et air poids. 10 A cet effet,on utilise un générateur .d'ondes eoaxial.qui peut être de construction classique et qui est habituellement ellipsoïdal pour imposer deux lobes à. l'élément flexible, mais il est bien entendu que l'on peut utiliser des générateurs d'ondes à trois lobes ou plus corame dans d'autres.dispositifs de commande à 15 mouvement harmonique. Aux endroits de contact mutuel, la surface rugueuse d'un élément rotatif (comprenant par exemple des dents profilées ou non profilées,un moletage, des protubérances, des nervures ou autres configurations non glissantes) est pressée contre l'élément rotatif associé par ailleurs relativement lisse. Le dia-20 mètre primitif de la surface rugueuse est choisi de manière à garantir un bon entraînement, c'est-à-dire une pénétration maximale et peu ou pas de glissement par rapport à l'élément plus lisse. 2 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention res- o sortiront de la description qui va suivre, faite en regard des des-'125 sins annexés,et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, x des formes de réalisation de l'invention. Sur ces dessins : la figure 1 représente un dispositif d'afctionnement dont l'élément flexible est fixé à un boîtier et comportant une bague -30 électronique portant l'élément de sortie ; la figure 2 est une vue détaillée en perspective de l'élément flexible de. la figure 1, dont la rugosité est formée par des cannelures- longitudinales ; les figures 3 et 4 représentent respectivement-des* surfaces 35. d'élémenta flexibles .dont, la rugosité éventuelle est obtenue par moletage, dentelures,. etc ; . • 70 28515 -3- 2056984 la figure 5 représente en perspective une partie de l'élément flexible portant une bague de travail en matière élastomère pouvant venir en contact avec une bague d'entraînement rugueuse ; r la figure 6 est une vue axiale détaillée en partie en 5 coupe correspondant à une partie de la f-igure 1, mais avec un élément cannelé disposé à l'extérieur de 1'élastomère ; ■ la figure 7 est une coupe axiale montrant une autre variante de l'invention dans laquelle la flexion est axiale au lieu d'être radiale ; et 10 la figure 8 est une coupe axiale montrant une forme de réalisation dans laquelle l'un des éléments d'engrènement subit une flexion angulaire et l'élément élastomère porte l'élément de • sortie. - La figure 1 représente un dispositif de changement de 15 vitesse dans lequel, au lieu d'être constitué par un élément flexible, l'élément de sortie est formé d'un élément circulaire ou portant une matière élastomère. -Un boîtier 40 comporte un roulement à billes 42,dans lequel est monté un arbre de sortie 44 solidaire d'une extrémité 46 en forme de cuvette. Une bague 48 en 20 matière élastomère est fixée à la' circonférence interne de la partie en forme de cuvette pour coopérer avec des dents circonféren-tielles 50 d'une partie terminale d'un élément flexible 52 ouvert aux extrémités. L'autre partie terminale de l'élément 52 est ancrée à 1'encontre d'une rotation dans un élément annulaire 54 en 25. matière élastomère logé dans un capuchon d'extrémité 56 fixé au boîtier 40. Pour entraîner l'arbre 44"par l'interpédiàiré de sa bague 48, une onde est engendrée par la rotation d'un générateur d'ondes 58{par exemple ellipsoïdal) et son palier 60 à une extrémité .d! un arbre d'entrée rotatif 62, ce dernier traversant un 30 roulement à billes 64 du capuchon 56. L'élément annulaire 54 est d'une, dureté moins -grande que celle de la bague 48 et empêche l'élément 52 de' tourner, tout en permettant le déplacement cir-eonférentiel d'une onde d'amplitude fortement réduite dans l'extrémité ancrée-de l'élément 52* 1 ' 35 . .Bien .qu'on ne- l'ait .pas représenté dans la disposition de la figure 1, il est évident qu'.à titre-de variante^'l-'élément 52 peut être produit de manière rentable sous forme d'un tube d'ex- 70 28515 -4- 2056984 trusion dont la rugosité ou les saillies externes 50 couvrent toute la longueur. Gela aurait en outre pour effet de favoriser l'ancrage de l'élément 52 dans l'élément annulaire 54- les figures 2 à 4 représentent des éléments tubulaires ru-5 gueux radialement flexibles du type utilisable dans le dispositif de la figure 1, mais la figure 6 représente une conception inverse de celle de la figure 1, en ce sens qu'une bague 74 en matière élastomère, comme celle représentée sur la figure 5, est maintenant fixée sur un élément tubulaire flexible 70 coopérant avec un généra-10 teur d'ondes 72. La bague lisse 74 est flexible de manière à prendre une forme ellipsoïdale ou autre forme à plusieurs lobes et vient en prise avec des dents ou cannelures circonférentielles 76 (ou autres formes non glissantes des types susmentionnés)formées sur la face interne d'un boîtier fixe 78. Le mouvement rotatif d'entrée du géné-15 rateur d'ondes 72 provoque par conséquent la rotation de l'élément 70 autour de leur axe commun. La figure 7 représente une variante de 1'invention à flexion axiale. Un boîtier-fixe 80 présente des capuchons d'extrémité 82, 84 munis respectivement de paliers ou roulements à billes 20 coaxiaux 86, 88. Un arbre d'entrée tourillonne dans le roulement à billes 86 et on peut supposer quril fait tourner un générateur d'ondes désigné d'une façon générale par 92 et comportant dans ce cas deux Jjras opposés 94 portant respectivement un galet 96. Ces galets . qui, selon une-variante,peuvent avoir la forme d'autres-éléments 25 roulants, par exemple des billes, et peuvent être en une matière analogue au caoutchouc si on le désire, sont maintenu's dans leurs positions de fonctionnement dans le sens axial,par exemple,par un collier fixé à l'arbre et venant•en contact avec la face interne du roulement à billes 86. Lorsqu'ils sont disposés de cette manière 30 dans le sens axial, les galets 96 viennent axialemënt en contact avec une face d'un disque normalement plat. 100 qu'ils soumettent à une flexion à des endroits diamétralement opposés, la face opposée du disque présentant l'une quelconque des rugosités susmentionnées, dans ce cas sous forme de cannelures radiales 102. 35 Les cannelures 102 ou autres rugosités sont alors contraintès de' . s'enfoncer dans la face en regard d'une bague 104 en matière élas-• tomère collée ou autrement fixée à une partie du boîtier 80 sensi-r 70 28515 -5- 2056984 blement perpendiculaire à l'axe de rotation. - Lorsque le générateur d'ondes 92 tourne pour faire, avancer les endroits "d'engrènement" ou d'enfoncement entre le disque 100 et la bague fixe 102, le disque est contraint de tourner en entraî-5 jiant un arbre de sortie 1.06-relié au disque et tourillonnant dans le roulement à billes 88. De préférence, un palier de butée 108 est interposé entre le capuchon d'extrémité, 84 et une bride 110 de l'arbre 106. Les endroits où se produit - un enfoncement sont circon- (Î. 0 S - férentiellement espacés par/intervalles où il ne se produit'pas 10 d'enfoncement etdans la disposition de la figure 7, "1 'engrènement" se produit sensiblement dans un seul pian. Bien qu'on ne liait pas représenté, on peut utiliser une disposition à trois lobes dans laquelle trois, gale.ts 96 sont respectivement montés sur- des bras 94 espacés de 120°-. - . ■ 15 - Sur la. figure 8, un boîtier fixe 112 contient un arbre d'entrée 114 tourillonnant dans un roulement: à billes 116 monté dans une plaque terminale 118. L-'extrémité interne de l'arbre 114 est de plus grande dimension pour foncer un générateur d'ondes ''désigné d'une façon générale par 120 et constitué dans ce cas par des paires 20 cLe billes 122, 124 et 126. Les.billes opposées 122:sont-les plus grandes pour former un axe principal-présentant des points de contact avec un,élément flexible conique 128 fixé par sa base au boîtier au moyen de vis -130. Les billes opposées 126 sont les .plus petites et se trouvent sur un axe secondaire,tandis que les. billes 124 de 25 dimension intermédiaire jouent le rôle d'éléments dîécartement, toutes les billes roulant au contact d'un épaulement curviligne -132 formé autour de l'arbre 114. La face, externe de l'élément 128 opposée au trajet suivi par les billes est rugueuse, par exemple grâce à la présence de cannelures 134 ou autre configuration,et par .suite elle 30 est destinée, lors d'une flexion, aux. endroits .correspondant -à. l'axe principal, à s'enfoncer dans une bague conique complémentaire 136 • en matière, élastomère qui -est fixée, à un élément de sortie t-3'8. Ce dernier tourillonne dans un roulement à billes 140 du boîtier 112. Dans la disposition de là figure -.8, l'engrènement ou, en-35 fpncement est variable en fonction de la position axiale" _de 1:.'arbre d'entrée 114. En le déplaçant vers- la droite,' en, obseryant la. figure 8, on obtient une flexion angulaire croissante et ;$ui -^entraînement 70.28515 -6- 2056984 plus efficace de l'arbre de sortie 138. Dans chacune des formes de réalisation données à titre d'exemple et décrites ci-dessus, l'élément flexible ou son élément complémentaire peut être rugueux, l'autre étant relativement lisse» 5 et l'un ou'l'autre peut être en matière élastbmère. La dureté de la matiè-ré élastomère est choisie habituellement de manière à permettre un enfoncement maximal de la surface rugueuse dans la surface de réaction ou complémentaire relativement lisse, afin d'obtenir un entraînement avec peu ou pas de jeu. Lorsqu'un glissement est accep-10 table à un certain degré, en plus de la dureté, on peut tenir compte de facteurs tels que ie fonctionnement silencieux atteint et une diminution de l'enfoncement de la surface rugueuse dans la surface lisse. L'avantage le plus remarquable de la présente invention est - peut être la diminution possible du prix de'fabrication qui peut 15 être atteint en évitant la nécessité" d'utiliser un accouplement classique entre les éléments d'entrée et de sortie, en évitant éventuel-. lement la taille de dents et en supprimant la nécessité de respecter des tolérances rigoureuses. -•Bien que le générateur d'ondes ait été décrit et représenté 20 dans la présente-demande'comme étant de nature mécanique, il peut être soit hydraulique, soit électrique, si on lé préfère. Naturellement 1'invention n'eét pas limitée aux formes de "réalisation décrites et représentées et est susceptible de recevoir diverses variantes entrant dans le cadre et l'esprit de l'invention. 70 28515 "7" 2056984 REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande comprenant deux éléments co~ axiaux tournant l'un par rapport à l'autre et un générateur d'ondes, l'un des éléments pouvant être soumis à une fléxion par le générar-5teur d'ondes sous forme de lobes pour venir en prise avec l'autre élément et transmettre une onde de déformation ciroonférentielle, dispositif caraotérisé en ce que dans la zone de flexion, l'un des éléments présente une surface rugueuse et l'autre élément une surfa™ ce souple. 10 2. Dispositif de commande suivant la revendication 1 * carac térisé en ce que le générateur d'ondes peut faire subir une fléxion radiale à l'un des éléments. 3.Dispositif de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément flexible présente une surface rugueuse 15 et en ce que l'autre élément présente une partie périphérique en matière élastomère d'une dureté choisie et d'une épaisseur correspondant. au moins au double de la hauteur des saillies de la surface rugueuse. 4. Dispositif de commande selon l'une quelconque des reven- 20dications 1 à 3, caractérisé en ce que le diamètre primitif de la surface rugueuse de l'élément flexible est supérieur au diamètre interne de la partie périphérique en matière élastomère coopérant avec la surface rugueuse.