Brevet FR2233738A1 — publié le 19750110

l'invention a pour objet un dispositif magnétique propre à transformer un mouvement alternatif en un mouvement de rotation pas à pas, tel que, par exemple, le mouvement alternatif de rotation d'un balancier de mouvement d'horlogerie ou le mouvement rectiligne de 11 extrémité d1une branche dtun diapason, en un mouvement de rotation pas à pas dans un seul sens, avec comme critère la simplicité de la réalisation. le dispositif suivant 11 invention comporte : une roue dentée commandée en métal magnétique dont chaque dent, dont l'étend due périphérique est sensiblement égale à un demi-pas, présente une face de configuration telle qu'elle détermine, avec une surface géométrique cylindrique théorique passant par l'extrémité de ladite dent, un entrefer de reluctance variable le long de la partie périphérique de ladite dent; deux éléments de commande également en métal magnétique mobiles en sFnchronisme dtun mouvement alternatif dans deux plans qui sont parallèles entre eux et à la direction de l'axe de la roue et qui sont distants l'un de l'autre d'une longueur sensiblement égale à un demi-pas, les dits éléments de commande décrivant deux trajets qui sont sensiblement parallèles à l'axe de la roue, au moins au voisinage immédiat de celle-ci, llun de ces éléments de commande étant situé d'un coté du plan de la roue et l'autre de l'autre coté lorsqu'ils sont dans leur position médiane neutre de repos; et des moyens d'induction propres à entretenir un flux magnétique entre la roue dentée et les deux éléments de commande. Dans un mode de réalisation, les deux éléments de commande sont portés par un axe orthogonal à celui de la roue et animés d'un mouvement de pivotement alternatif, tandis que, dans un autre mode de réalisation, ils sont portés par une lame constituée par exemple par une branche de diapason qui vibre dans une direction parallèle à laxe de la roue. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, quelques modes de réalisation d'un dispositif magnétique de transformation de mouvement suivant l'invention Sur ces dessins; Fig.1 représente, en perspective, un premier mode de réalisation, Figs. 2 à 5 illustrent les phases successives d'un cycle de fonctionnement du-dispositif de la fig.1. Fig. représente, en perspective, un autre mode de réalistation. rings 7 à 10 illustrent les phases successives d'un cycle de fonctionnement du dispositif de la fig.6. Fig.11 est une vue en élévation d'une variante de la partie inférieure du-dispositif de la fig.6. Fig.12 est une vue en élévation d'une deuxième variante. Sigs 13 à 15 illustrent trois -variantes de formes des dents de la roue. Fig.16 est une vue de face d'un autre mode de réalisation de la roue dentée. Fig.17 est une vue de profil correspondant à la fig.16. Figs 18 à 20 montrent les formes des dents des trois plaques découpées qui constituent la roue des figs.16 et 17. Fig.21 montre-, en perspective, un autre mode de réalisation de la partie inférieure du dispositif de la fig.1. Fig.22 est une vue de face de la roue dentée de la fig.11 à laquelle est associée une roue dentée de sécurité. Fig.23 est une coupe faite suivant la ligne XXIII-XXIII de la fig.22. Figs.24 à 27 illustrent le comportement de la roue de sécurité des figs.22 et 23. Fig.28 montre la coopération de quatre éléments de commande avec la roue dentée. Fig.29 représente, en perspective, l'ensemble des quatre éléments de commande de la fig.28. Fig.30représente, en perspective, un autre mode de réalisation du dispositif dans lequel les éléments dè commande sont portés par une branche de diapason. Big.v1 représente une variante de la fig.30 avec un grand nombre d'éléments de commande. Fig.32 est une coupe developpée faite suivant la ligne courbe XXXII-XXXII de la fig.31. Fig.33 représente une variante du dispositif de la fig.31. Fig.34 est une vue en plan correspondant à la fig.33, et Fig.35 est une coupe faite suivant la ligne XZXV-XXV de la fig.33. Le dispositif représenté sur la fig.1 comporte un axe 1 sur lequel sont montés un balancier 2 et un ressort spiral 3, et qui est animé d'un mouvement alternatif de pivotement entretenu par tout moyen classique approprié. Sur 1'axe 1, sont également fixés deux plateaux de commande 5, 6 en forme de secteurs circulaires de mme diamètre.Le secteur qui constitue le plateau 6 s'étend sur un arc À tandis que le secteur qui constitue le plateau 5 s'étend sur un arc de longueur sensiblement égale à (3600 A). On peut dire aussi que le plateau 5 se présente sous la forme d'un disque circulaire dans lequel on a pratiqué une encoche le long dlun-arc . Les deux plateaux sont séparés l'un de 11 autre par uredistance d et l'encoche du plateau 5 se trouve en regard du secteur formé par le plateau 6. Sur un axe 11, orthogonal à l'axe 1, est fixée une roue dentée menée 12 qui, dans cet exemple, comporte quatre dents. L' axe 11 est situé dans un plan géométrique passant à égale distance entre les deux plateaux 5 et 6 et les diamètres desdits plateaux, ainsi que celui de la roue dentée 12, sont tels que les sommets des dents de la roue se trouvent sur une circonférence qui passe tout près des circonférences des deux plateaux. Chaque dent, telle que 13, de la roue présente une face radiale 14 et une face périphérique 15 qui, depuis le sommet 16 de la dent, se rapproche progressivement de l'axe 11. Les deux plateaux 5 et 6 ainsi que la roue 13 sont en un matériau magnétique et des moyens sont prévus pour entretenir un flux entre ces trois pièces. Dans l'exemple les deux plateaux 5, G sont réunis par un aimant permanent 18 dont les deux pôles ont été indiqués respectivement en m et S. Cet aimant permanent pourrait être remplacé, par exemple, par une bobine creuse fixe parcourue par un courant électrique et dans laquelle pourrait tourner librement l'axe 1. Le matériau dont est faite la roue doit présenter une faible rémanence. On pourrait aussi réaliser des plateaux aimantés chacun dans le sens de l'épaisseur, auquel cas l'aimant 18 deviendrait inutile. Fendant que l'axe 1 est animé d'un mouvement de-pivotement alternatif, les deux plateaux 5, 6 provoquent un mouvement de rotation pas à pas de la roue dentée menée 12 dans le sens de la flèche f, les différentes phases du fonctionnement étant illustrées sur les fi. r à 5, ainsi qu'il SUit. Dans la position représentée sur la fig.2, le sommet- 16 d'une dent de la roue 12 est attiré par la tranche circulaire du plateau 5 de sorte que la roue 12 est verrouillée magnétiquement dans la position représentée. Xu moment où le bord radial 17 du plateau 5 s'éloigne du sommet 10 de la dent de la roue menée, la partie échancrée 18 dudit plateau se trouve en regard de cette dent et celle-ci va se trouver sous l'influence de l'autre plateau 6 situé à la distance d du plateau 5 (fig.3), c'est à dire qu'il y a un intervalle relativement grand entre le bord du sec tsur c oculaire 6 et la partie de la dent 13 la plus proche de ce secteur, de sorte que la réluctance ayant toujours tendance à se réduire au minimum, les parties de plus grand rayon de a dent 13 cherchent à se rapprocher du- plateau 6 et la roue pivote dans le sens de la flèche f Jusqu a ce que la pointe 16 de la dent se trouve juste en regard du plateau 6- (-fig.4). La dent 16 est verrouillée magnétiquement dans cette position.Les disques tour- nent ensuite dans le sens inverse, c'est à dire celui de la flèche f2 (fig.5), le plateau 6 libère la dent 13 et la dent suivante 15N se trouve sounise à l'influence ou plateau 5, la roue pivote dans le sens de la flèche f jusqu'à ce que la pointe de cette dent 13 soit attirée jusque dans le plan du plateau 5 qui la verrouille à son tour magnétiquement. On remarquera que la distance d entre les deux plateaux de commande 5, 6 est sensiblement égale à un demi-pas périphérique ,t de la roue dentée 12. Le mouvement alternatif de pivotement de l'axe 1 est donc transformé en un mouvement de rotation pas à pas de la roue menée 12 dans le sens de la flèche f, c'est à dire dans un sens constant, à raison de un pas par cycle Sur la fig.6, on a représenté une variante dérivée du mode de réalisation de la fig.1 et dont les mêmes organes ont été désignés par les memes chiffres de référence, la seule diffé rence entre les deux systèmes résidant dans le fait que les deux plateaux 5 et 6 présentent une échancrure 91, 22 de même angle A, le bord aval de l'une des échancrures, 21 par exemple, pour un sens de pivotement de l'axe 1, étant situé en regard du bord amont de ltéchancrure 22 de l'autre disque de commande. Le fonctionnement est -analogue à celui du dispositif de la fig.1, il est illustré sur les figs. 7 à 10 qui montrent, successivement, le verrouillage de la roue dentée par l'une de ses dents, son pivotement de 1/2 pas, son verrouillage par la même dent sur l'autre disque 6 et son pivotement d'un autre demi-pas sous l'effet du premier disque 5. La fig.11 illustre, en élévation, un mode de réalisation dérivé de ceux des fig.1 et 6, mais avec une roue dentée 12 d'un plus grand nombre de dents, le fonctionnement demeurant cependant le même. De plus, afin de compenser l'effort d'attraction radiale des plateaux 5, 6 vers la roue dentée 12, on e disposé, du côté opposé à cette roue dentée par rapport à l'axe A, une pièce en matériau magnétique 26 de section en U dont les ailes se trouvent au voisinage des deux plateaux 5 et 6 de sorte que ceux-ci sont attirés simultanément par la roue dentée et par la pièce 26, c'est à dire qu'elles ne subissent pratiquement plus de réaction radiale si le dimensionnement et l'emplacement relatif des diffé rentts pièces sont étudiés en conséquence. La fig.12 montre une variante du dispositif de la fig.11 dont il se différencie par le fait que l'aimant 18 n'est plus disposé entre les deux plateaux, mais entre les deux ailes de la pièce 26 de section en U, le flux magnétique se fermant alors par les deux plateaux 5, 6 et la roue dentée 12, ainsi que par la pièce 26. Lorsque les dents du dispositif présentent une forme du genre de celle représentée sur les figs. 1, 6 ou 11, l'attraction du plateau sur la roue est continue tout le long du demi-pas et il se produit un verrouillage en position d'équilibre, l'entrefer cherchant toujours à autre réduit à la plus petite vAleur. On utilise un tel profil dans le cas d1une roue 12 de faible inertie, car la rotation de la roue dentée est uniformément accélérée et il risque de se produire un décrochement de celle-ci en fin de course si son inertie est trop importante. Pour uneroue de plus grande inertie, on peut adopter le profil de dent représenté sur la fig.13 où chaque dent 31 présente, à partir de sa face radiale 14,-sur sa face périphérique, une petite- partie 32 située sur un grand rayon suivie d'une partie plane 33 sensiblement perpendiculaire au rayon qui passe par le milieu de l'étendue périphérique sensiblement égale à un demi pas de la dent. Dans ces conditions, l'attraction se produit au démarrage de la roue dentée, au voisinage de la pointe 34 de la dent, puis elle est~ nulle, et enfin il se produit un verrouillage par la saillie 32, car l'entrefer commence par diminuer il est ensuite sensiblement constant et enfin il devient plus faible. Dans ce dispositif, il peut se produire des risques d'arret en cours de rotation. Sur la fig.14, on å représenté une autre forme de dents 36 qui présente, à partir de sa face radiale 14, une dent saillie suivie d'une partie circonférentielle en creux 38, et enfin une autre saillie v9. Gans ces conditions, l'entrefer commence par diminuer puis augmente et diminue à nouveau, ce qui donne une attraction au démarrage, puis un freinage suivi d'un verrouillage; cette forme de dent convient à des roues dentées de forte inertie, mais, en position intermédiaire, il y a des risques de verrouillage. On pourra donc suivant les cas choisir la forme de dent la mieux appropriée. Les exemples donnés ne sont d'ailleurs pas limitatifs, on peut aussi combiner ces trois formes entre elles de toute manière désirée On peut encore adopter des dents de la forme représentée sur la fig. 15 où chaque dent 41 comport-e, à partir de sa face radiale 14, d'abord une saillie 41, puis une partie sensiblement circonférentielle 42 et enfin un chanfrein 43. Dans les modes de réalisation décrits åusqulicis on a supposé que les dents de la roue 12 entaient d'épaisseur uniforme et l'on jouait sur le profil de la dent. Gn pourrait aussi jouer sur l'épaisseur de la dent, comme représenté sur les figs. 16 à 20 où chaque dent présente une limite extérieure sur une surface géométrique cylindrique, mais avec un profil en marche d'escalier. si l'on observe la dent en bout, c'est à dire dans une direction perpendicualire à l'axe de la roue. À titre d'exemple unetelle roue 45 est constituée de trois roues superposées 46, 47, 48 ayant le mme nombre de dents, mais de longueur circonférentielle de plus en plus courte, comme représenté en51, 52, 53 respectivement sur les trois figs. 18, 19 et20, les bords amont des trois dents se trouvant, par exemple, dans un meme plan géométrique radial. Sur la fig.21, on a représenté une autre forme de roue dentée 56 dans laquelle les dents 57 sont constituées par des portions d'une paroi tubulaire coaxiale à la roue, chaque dent étant d'épaisseur constante correspondant à l'épaisseur de ladite paroi tubulaire, tandis que les génératrices des dents sont de longueur variable. Une telle roue peut être fabriquée économiquement par emboutissage et découpage. Sur les figs.22 et 2n, on a représenté un dispositif de sécurité sous la forme d'une roue 61, dentée, en matériau magnétique dont les dents ou languettes 6o sont situées sensi- blement dans le plan de la roue dentée 12, dans les intervalles en regard des dents de celles-ci et de longueur plus grande es languettes de la roue de sécurité évitent le décrochabe de la roue dentée 12 lors dlune perturbation, par l'entrée en contact des languettes de sécurité 62 et de l'un ou l'autre des deux plateaux d'actionnement 5 et 5.Lors d'une perturbation, le système se verrouille à nouveau dans la position qu'il occupait avant la perturbation, ainsi qu'on peut sten rendre compte par l'examen successif des figs. 24 à 27 qui illustrent le comportement de la roue dentée de sécurité 61 au cours d'un cycle. Dans les modes de-réalisation décrits jusqu'ici, on a supposé que les plateaux de commande étaient au nombre de deux, mais ils pourraient autre plus nombreux, notamment en combinaison avec une roue dentée d'un grand nombre de dents, pour l'obtention d'un couple plus fort. C'est ce que l'on a illustré à titre exemple sur les figs. 28 et 29 où l'on voit, en plus des deux plateaux courants 5, 6, deux autre plateaux 5A, 6L portés par le meme axe 1 et agissant sur d'autres dents de la roue 12, les Plateaux 5E etant respectivement cales en hase avec les plateaux 6et6A. et 6A/ Pour la clarté de la représentation, sur la - ig. , les aimants 18 n'ont pas été dessinés. Etant donné qu'un mouvement de rotation peut touJours astre assimilé à la limite à un mouvement de translation si l'on donne au mouvement de rotation un rayon de longueur suffisamment- grand ce raisonnement permet de passer d'un plateau rotatif oscillant à un groupe de deux éléments de commande ou palettes 71, 72 (fig. 30) portés par une lame vibrante 73 constituée, par exemple, par une branche d'un diapason 74 dont les vibrations sont entretenues par tous moyens classiques appropriés. les déplacemeDts de faible amplitude des deux éléments de commande 71, 72 se produisent dans la direction de la flèche double f4, c'est à dire parallèlement à l'axe 11 de la roue dentée 2. la distance entre les deux éléments de-commande 71, 72 est encore égale au demi-pas/de la roue dentée. au repos, l'un des éléments, par exemple l'élément 71, se trouve d'un côté du plan de la roue dentée 12, tandis que l'autre élément 72 se trouve de l'autre c8té. es deux éléments sont re- liés par un aimant 75 qui entretient le flux magnétique dans le dispositif. le diapason-se Frêne commodément à l'utilisation d'un nombre d'éléments de- commande supérieur à deux, comme le montre l'exemple des figs 31 et 5- où l'on a représenté dix éléments de commande 71, 72 portés parla branche 7) du diapason 74. La fig. 32 montre le décalage des éléments 71 et 72 de part et d'autre du plan de la roue dentée, tandis que des aimants 75 sont interposes entre deux éléments de couinande successifs. Les figs 3 a 55 illustrent une forme d'éxécution économique correspondant au code de réalisation des f Xs. 31 et 32, mais dans lequel les éléments de commande 74, 72 sont obtenus par découpage et cambrage de deux plaques 7b, 79 reliées entre elles par un aimant ou une bobine urique 81. Le fonctionnement est tou ourt le er. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, on peut y apporter de noa- breuses modifications, suivant les applicatlsns envIsagées, sans sortir, pour cela, du cadre de l'invention. C'est ainsi, par exemple, qu'on peut combiner je toute manière désirée le nombre et la forme des dents de la roue ainsi que le nombre et la forme des éléments de commande soit rotatifs, soit montés sur lame vibrante et que l'on peut créer des dents de sécurité d'une structure différente. rar ailleurs, les moyens d' induction, au lieu d'être constitués par une aimantation des éléments de commande pourraient tre constitués par ure aimantation des dents de la roue réalisée de façon telle que l'induction mesurée le long d'un pas soit variable, auquel cas les dents pourraient alors être fictives, c'est à dire que la roue serait alors de configuration circulaire. Les plateaux de commande devraient alors etre en matériaux non rémanents. R z Y E l; D I C = S 1.- Dispositif magnétique de transformation d'un mouvement alternatif en un mouvement de rotation pas à pas, caractérisé en ce qu'il comporte : une roue dentée commandée en metal magnétique dont chaque dent, dont l'étendue périphérique est sensiblement égale à un demi-pas, présente une face de configuration telle qu'elle détermine, avec une surface géométrique cylindrique théorique passant par l'extrémité de ladite dent, un entrefer de reluctance variable le long de la partie périphérique da ladite dent; deux éléments de commande également-en métal magnétique mobile en synchronisme d'un mouvement alternatif dans deux plans qui sont parallèles entre ex et à la direction de l'axe de la roue et qui sont distants l'un de l'autre d'une longueur sensiblement égale à un demi-pas, lesdits éléments de commande décrivant deux traJets qui sont sensiblement parallèles à l'axe de la roue, au moins'au voisinage immédiat de ladite roue, l'un de ces éléments de commande étant situé d'un càté du plan de la roue et l' autre de l'autre coté lorsqu'ils sont dans leur position médiane neutre de repos; et des moyens d'induction propres à entretenir un flux magnétique entre la roue dentée et les deux éléments de commande. 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les deux éléments de commande sont portés par un axe orthogonal à celui de la roue et animé d'un mouvement de pivotement alternatif. 3.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les deux éléments de commande sont portés par une lame vibrant dans une direction parallèle à l'axe de la roue. 4.- Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la lame vibrante est formée par une branche d'un diapason. 5.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'induction sont constitués par une aimantation des éléments de commande. 6.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'induction sont constitués par une aimantation des dents de la roue. 7.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'induction sont constitués par un barreau aimanté reliant les deux éléments de commande. b.- Dispositif suivant la revendication , caractérisé en ce que les dents de la roue sont d'épaisseur uniforme et les différents points de leur périphérie sont à des distances variables de l'axe de la roue. 9.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque dent présente un bord périphérique en arc de cercle dont le centre est sur l'axe de la roue, et son épaisseur est variable en direction périphérique. Iû.--Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les dents de la rôue sont constituées par des portions d'une paroi tubulaire coaxiale à la roue. 1.- Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que chaque dent est d'épaisseur constante et les génératrices de la portion de paroi tubulaire dans laquelle elle est formée sont de longueur variable. 12.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que des éléments de commande supplémentaires sont solidai-res des deux éléments de commande précités, les différents élé- ments de commande étant distants les uns des autres sensiblement de un demi-pas. 13.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la roue porte des languettes de sécurité positionnées sensiblement dans le plan de la roue, en regard des intervalles entre les dentsde ladite roue et de longueur plus grande que la longueur desdites dents. 14.- Dispositif suivant la revendication i, caractérisé en ce que les dents de la roue-sont fictives etréalisées sous la forme dune aimantation-pratiquée dans une roue circulaire de façon telle que 11 induction mesurée le long d'un pas soit variable, les éléments de commande étant en matériaux à faible rémanence.