Brevet FR2257047A1 — publié le 19750801

La présente invention concerne un dispositif réducteur de vitesse angulaire. Plus précisément le dispositif vise par l'invention comprend un arbre rotatif d' entratnement porte par un boîtier contenant des moyens actionnes par cet arbre pour entraîner en rotation un axe de sortie avec une vitesse angulaire reluite par rapport a celle de 11 arbre d'entraînement. On contact de nombreux dispositifs réducteurs de vitesse angulaire comportant généralement des systèmes réducteurs à engrenages coniques. Ceux-ci nécessitent un usinage relativement déli- cat rendant la réalisation de ces dispositifs complexe et onéreuse. En outre la réduction assurée par ces systèmes est souvent insuffisante, ce qui oblige à des manoeuvres prolongées du bouton rotatif de commande lorsque le dispositif en comporte un. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en permettant de realiser un dispositif réducteur peu onéreux et assurant une réduction de vitesse angulaire particulièrement impor- tante entre l'arbre d'entraînement et l'axe rotatif mene. Suivant l'invention, le dispositif réducteur de vitesse angulaire, qui comprend un arbre rotatif d'entraînement porté par un boîtier contenant des moyens actionnes par cet arbre pour en tratner en rotation un axe de sortie avec une vitesse angulaire réduite par rapport a' celle de l'arbre d'entraînement, est caractérisé en ce qu1ii comprend une roue dentée-extérieurement, munie d'un ergot radial engage dans une encoche ménagez dans le bottier, et en ce que cette roue est disposée dans-une couronne à denture intérieure et entraînée en rotation par un excentrique solidaire de l'arbre d'entraînement. On comprend que la rotation de 11 excentrique provoque une rotation corrélative de la roue dentée, limitée à une valeur angulaire faible par 11 ergot de maintien. Cette rotation engage périodiquement les dents extérieures de la roue dans la denture intérieure de la couronne, laquelle est de ce fait entratnee en rotation d'un angle prédéterminé a' chaque tour de ltexcentrique et de son arbre dlentrainement. Suivant un mode de réalisation préféré du dispositif conforme à 1 t invention, le système réducteur comprend au moins deux couples roue dentée-couronne et par exemple quatre, montes coaxialement â l'arbre dtentxaînement, et chaque couronne intercalée entre deux roues comporte un collier excentré monté de manière coulissante dans la roue dentée du couple suivant et solidaire en rotation de cette roue. La première couronne entraîne donc en rotation à intervalles successifs la seconde roue dentine, laquelle entrasse à son tour correlativement la seconde couronne et ainsi de suite jusqu'à la dernière couronne0 Chaque couple roue dentée-couronne augmente donc considérablement le rapport de réduction en rotation de l'axe terminal qui de ce fait tourne à une vitesse extremement faible par rapport à la vitesse de rotation de l'arbre d'entraSnement. Un tel dispositif réducteur peut recevoir diverses applications. Il peut notamment être utilisé comme actionneur pour exercer une action mécanique, teIbqutun verrouillage, après une rotation d'amplitude prédéterminée de l'axe de sortie. Si la vitesse de l'arbre d'entraînement est sensiblement constante, le dispositi-f peut être utilisé comme minuterie. Dans ce cas, l'axe de sortie peut être associé à un dispositif d'affichage par exemple à commande manuelle, des moyens étant prévus pour détecter la colncidence angulaire entre cet axe et le dispositif d'affichage. Enfin, ce dispositif peut être muni d'un contacteur, actionné par l'axe de sortie, lorsque celui-ci a tourné d'un angle prédéterminée Ceci permet, par des connexions appropriées d'assurer la commande d'un appareil électrique au bout d-'un temps donné, si si réducteur est utilisé en minuterie. Le dispositif peut dans ce cas être utilisé pour assurer une commande temporisée de longue durée, par exemple dlun appareil ménager, tel qu'un sèche-linge. D'autres particularités et avantages de l'invention apparattront encore au-cours de la description détaillée qui va suivrez Aux dessins annexés on a représenté à titre dsexemple non limitatif un mode de réalisation industrielle de l'invention. - La figure 1 est une vue en pèrspective éclatée d'une réalisation du dispositif réducteur de vitesse angulaire-conforme à l'invention. - La figure 2 est une coupe longitudinale de la réalisation de la figure 1 suivant II-II de la figure 3 et de la figure 7. - Les figures 3-et 4 sont des coupes transversales suivant III-III et IV-IV de la figure 2e - La figure 5 est une coupe transversale suivant V-V de la Figure 2 montrant le contacteur électrique en position ouverte. - La figure 6 est une vue analogue à la figure 5 montrant le contacteur électrique en position fermées - La figure 7 est une vue en élévation du dispositif des figures 1 à 6 avec arrachement partiel montrant la disposition re-- lative des dentures d'une roue et de la couronne adjacente0 - La figure 8 est une vue partielle analogue à la figure 7 montrant la denture de la roue engrenee dans la denture de la couronne. - La figure 9 est une coupe longitudinale partielle dans le plan de la figure 2 montrant les positions relatives de lXexcen- trique, de la roue~et de la couronne adjacentes quand les dentures de celles-ci sont en prise Le dispositif réducteur de vitesse angulaire illustré aux Figures 1 à 9 est réalisé pour servir de minuterie de commande d' appareils tels que par exemple un sèche-linge électrique.Il comporte un bottier cylindrique 1 & l'intérieur duquel sont montés coaxialement un axe rotatif 2 solidaire d'un bouton de commande 3, et un arbre menant 4 d'un système réducteur pour ltentralnement en rotation de l'axe mené 2o Le bottier 1 présente un plan de symétrie axial Y-Y et est réalisé de préférence en matière plastique et l'arbre 4 est entrai- né en rotation par exemple par -une turbine L'axe 2 porte, à son extrémité adjacente à l'arbre d'entraî- nement 4, un téton il de centrage monté à coulisse dans un logement axial 12 de l'arbre 4. Celui-ci et l'axe 2 sont montés respectivement dans des manchons cylindriques 32, 33 de centrage traversant, le premier un couvercle 34, le second le fond 35 du bottier 1. Le couvercle 34 est maintenu par deux boulons 36 engagés dans des trous taraudés 37, 38 du couvercle 34 et du boîtier 1. Des boulons non représentés et engagés dans des trous 39 du bottier 1 à travers le fond 35 maintiennent celui-ci contre la partie cylindrique du bottier 1. Le dispositif réducteur comprend, conformément à l'inven- tion, des couples d'éléments constitués chacun par une roue 13 et une couronne coaxiales, traversées par l'axe rotatif 2, ces couples étant au nombre de quatre dans la réalisation illustrée Fig. 2 13a, 13b, 13c, 13d et 14a, 14b, 14c, 14d. Chaque roue f3a-f t3b, i 3c, 13d est munie, sur sa face en regard de la couronne 14 adjacente, d'une denturé annulaire extérieure 15 disposée dans une denture annulaire 16 de plus grand diamètre ménagée dans la couronne 14a, 14b, 14c, 14d. Les roues dentées 13 comportent complémentairement des ergots radiaux 17 engagés à coulisse dans une encoche longitudinale 18 pratiquee dans le bottier 1. L'arbre d'entraînement 4 comprend un excentrique terminal 19 monté de manière coulissante à l'intérieur d'un évidement axial 21 de contour correspondant agencé dans la première roue dentée 13a. Le logement axial 12 pour le téton 11 de centrage de l'axe 2 dst pratiqué à l'intérieur de l'excentrique 19 et se prolonge sensiblement au-delà-dans l'arbre 4. Chaque couronne 14a, 14b, 14c intercalée entre les roues dentées 13a, 13b, 13c, 13d comporte, suivant une particularité de l'invention, un collier excentré et en saillie 22a, 22b, 22c de contour correspondant à celui de l'excentrique 19 et engagé de manière coulissante dans la roue dentée 13b, 13c, 13d respectivement. Dans l'exemple décrit, l'excentrique 19 et les colliers 22a, 22b, 22c sont de contours circulaires, de diamètres égaux entre eux et à ceux-des évidements axiaux des roues dentées 13a, 13b, 13c, 13d. Les colliers 22a, 22b, 22c constituent donc des excentriques semblables à l'excentrique 19 et capables comme celuici d'entraîner en rotation les roues dentees dans luelles ils sont engagés. De préférence les roues dentées 13a, 13b, 13c, 13d et les couronnes 14a, 14b, 14c sont réalisées en matière-plastique. Suivant une autre particularité de ltinvention, chaque ergot 17 présente une base 17a amincie par rapport à sa partie terminale, comme on le voit clairement sur la figure 3. La dernière couronne 14d comporte, sur sa face opposée à la roue dentée 13d adjacente, une denture 23 annulaire engrenant avec une denture correspondante d'une came 24 coaxiale à l'axe 2. Celui-ci est solidarisé en rotation de la came 24 par des clavettes 8 (Fig. 4) engagées dans des gorges correspondantes 9 de la came 24 (Fig. 6) avec un certain jeu longitudinal. Cette dernière est associée & un contacteur électrique concentrique 5 auquel sont fixés des plots métalliques 6 (Figs. 5-6) disposés en regard de paires de connexions 7traversant le bottier 1 et pouvant être reliées à un circuit extérieur. Le contacteur 5 comporte des ergots Sa, 5b diamétralement opposés, l'ergot Sa étant engagé dans l'encoche 18 et I1 ergot 5b dans une seconde encoche similaire 25 du bottier lo Le contacteur 5, ses ergots Sa, 5b et les encoches 18, 25 sont dimensionnés de façon à permettre un deplacement radial du contacteur 5 quand la came 24 tourne, les ergots Sa, Sb guidant le déplacement du contacteur 5. Celui-ci présente un gradin 26, engagé dans un décrochement 27 correspondant de la came 24 sur les Figures 4 et 5. Des lames ressorts 28, 29 sont montées radialement {Fige 2) en appui sur la came 24 et en contre-appui sur le boftier i. Ces lames maintiennent la came 24 en appui contre la couronne 14d associée avec engrenage mutuel de leurs dentures. La lame ressort 29 comprend complémentairement une partie terminale cambrée 31, intercalée entre la paroi longitudinale du boîtier 1 et le contacteur 5, cette partie terminale 31 maintenant le contacteur 5 en contact avec la came 24 Le fonctionnement du dispositif réducteur de vitesse angulaire conforme & l'invention est le suivant : Le bouton de commande 3 disant dans la position visible figure 1, la came 24 et le contacteur 5 sont dans les positions de la figure 5. Le gradin 26 du contacteur 5 est ainsi emboSté dans le décrochement 27 de la came 24, 1'ergot 5a est presque complètement rentré dans son encoche 18, tandis que l'ergot associé 5b est en grande partie sorti de l'encoche 25 (figures 4 - 5). Les plots métalliques 6 sont écartés des connexions 7 de sorte que le dispositif est en position ouverte. Quand on fait- tourner manuellement le bouton de commande 3 dans le sens anti-horaire indiqué par la flèche G, celui-ci en trathe en rotation la came 24 grâce au système clavettes 8 - gorges 9, la denture de la-came-24 glissant sur la denture-23 en produisaut un cliquetis. La came 24 repousse progressivement le contacteur 5, tandis que corrélativement l'ergot 5a sort de l'encoche 18 et que les plots 6 se rapprochent des connexions 7. D'autre part, le bouton 3 étant relié à l'organe d'entrat- nement en rotation de l'arbre 4 - par exemple une turbine - par un circuit électrique de commande non représenté, sa rotation déclenche celle de l'arbre 4. Celui-ci touron à grande vitesse dans le sens indiqué par la flèche F (sens anti-horaire pour un observateur placé du conté opposé au bouton de commande 3). Quand le repère À (figure 7) porté Sur le bord excentré de l'excentrique 19 est dans le plan axial I-I du dispositif réducteur, les dentures 15, 16 sont écartées et de ce fait la couronne 14a reste immobile. Après une rotation de l'excentrique 19 d'un angle B amenant le repère À dans la position visible Figure 8, la roue 13a a tourné corrélativement d'un angle égal, et sa denture 15 est partiellement en prise avec la denture 16 de la couronne 14a. Dans l'exemple illustré aux figures 7-8, l'angle B est égal à environ 130 degrés. La roue 13a continuant à tourner gracie à la rotation de l'excentrique 19, entraîne en rotation la couronne 14a, tout en exécutant une translation dans son plan, cette translation faisant sortir partiellement l'ergot 17 de l'encoche 18. Àu fur et à mesure que la roue 13a tourne, sa denture 15 s'engage davantage dans la denture 16 puis s'en désengage progressivement, et la rotation de la couronne 14a se ralentit. Après une rotation du repère A et de la roue 13a d'environ 230 degrés à partir de leurs positions de la figure 7, les dentures 15, 16 cessent complètement d'entre en prise et la rotation de la couronne 14a s'arrête, tandis que la roue 13a revient vers sa position initiale et que l'ergot 17 rentre dans l'encoche 18. La roue dentée 13a effectue ainsi à chaque tour un mouvement complexe de translation parallèlement au plan axial Y-Y et d'oscillations de part et d'autre du plan P-9. On constate-que pour une rotation d'un tour de l'excentri- que 19 et de la roue 13a, la couronne 14a tourne d'un angle beaucoup plus faible. A titre indicatif, avec les données angulaires précitées, la couronne 14a peut effectuer une rotation d'1/24 de tour pour chaque tour complet de la roue 13a et de l'excentrique 19. Les rotations successives de la couronne 14a entrainent à leur tour des rotations corrélatives de la roue dentée 13k qui entre en rotation à intervalles la couronne 14b avec un facteur de réduction pratiquement égal au précédent. On comprend que cette dernière couronne fait tourner la roue 13c par son collier excentré 22b, et que le processus de réduction se répète de la sorte jusqu'à la couronne terminale 14d. Auprès une rotation de quelques degrés du bouton de commande 3, les plots 6 viennent au contact des connexions 7, ce qui ferme le circuit électrique. Pendant cette rotation, le déplace; ment du contacteur 5 accroSt la réation de celui-ci sur la partie terminale 31 de la lame ressort 29 dont la cambrure s'accentue. Après une rotation d'un demi-tour par exemple, affiche sur une organe approprié fixé devant le bouton 3, la rame 24 et le contacteur 5 sont dans la position illustrée figure 6. Si on arrente alors la rotation du bouton 3, la denture 23 de la couronne terminale 146 engrène avec la denture de la came 24 et entratne celleci en rotation dans le sens de rotation F de l'arbre 4. Cet en trasnement est facilité si l'on prévoit des dentures pointues dites "en dents de loup" pour la came 24 et la couronne 14d. Le facteur de réduction de vitesse angulaire entre une roue dentée 13a, 13b, 13c, 13d et sa couronne associée 14a, 14b, 14c, 14d peut être par exemple dut1|24 comme on l'a vu plus haut. Pour chaque tour de l'excentrique 19 et de la roue 13a, la couronne 14a tourne donc d'1/24 de tour et ainsi de suite jusqutau quatrime étage (1-, 14d) du dispositif réducteur conforme à l'invention. Si l'arbre d'entralnement 4 tourne à 1200 tours/minute, la came 24 tourne corrélativement à 0,0036 tour/minute. Ceci correspond à une rotation de 360 degrés de la came 24 et du bouton 3 de commande en 4 heures environ. On voit que le facteur de réduction total est extrêmement élevé. Au fur et à mesure que la came 24 tourne dans le sens de la flèche X, le contacteur 5 se rapproche de l'encoche 18 dans laquelle l'ergot 5a pénètre progressivement, tandis que la sollicitation exercée par les plots de contact 6 sur les connexions 7 diminue. En fin de rotation le gradin 26 rentre complètement dans le décrochement 27 de la came 24 et les plots 6 s'écartent brusquement des connexions 7 en reprenant leur position initiale visible figure 5. Le contact électrique est alors coupé et le dispositif starrete. Ces performances sont très supérieures à celles que l'on obtient avec les dispositifs réducteurs à engrenages connus, alors que de plus le dispositif suivant l'invention est comparativement beaucoup moins onéreux-. Parmi les caractéristiques de l'invention, on notera l1a- gencement des bases amincies 17a sur les ergots 17 qui présente une importance et un avantage particuliers. Cet agencement autorise en effet le degré nécessaire de liberté en rotation dans leur plan des roues dentées qui complémentairement restent guidées radialement par les ergots 17. Ltinvention n'est pas limitée à l'exemple décrit et peut comporter des variantes d'exécution. On citera en particulier les suivantes - Le dispositif réducteur de vitesse angulaire peut etre combiné uniquement au contacteur 5 sans que celui-ci soit muni de contacts électriques. Le dispositif conforme & l'invention peut alors etre utilisé comme actionneur pour commander par exemple le verrouillage de pièces. - Le nombre d'étages roue dentée - couronne peut varier en fonction du facteur de réduction global. voulu, de meme que le facteur de réduction de chaque étage. - On pourrait ménager sur les colliers 22a, 22b, 22c des couronnes 14a, 14b, 14c des dentures périphériques engrenant avec des dentures intérieures aux roues dentées. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif réducteur de vitesse angulaire, comprenant un arbre rotatif d'entraînement porté par un bottier contenant des moyens actionnés par cet arbre pour entrainer en rotation un axe de sortie avec une vitesse angulaire réduite par rapport à celle de l'arbre dtentraSnement, caractérisé en ce qu'il comprend une roue dentée extérieurement, munie d'un ergot radial engagé dans une encoche ménagée dans le bottier, et en ce que cette roue est disposée dans une couronne à denture intérieure et entraînée en rotation par un excentrique solidaire de l'arbre d'entraînementO 2.Dispositif conforme à la revendication 1 et comprenant au moins deux couples roue dentée-couronne à denture intérieure montés coaxialement à l'arbre d'entralnement, > caractérisé en ce que chaque couronne intercalée -entre deux roues comporte un collier excentré monté de manière coulissante dans la roue dentée du cpuple suivant et solidairement en rotation de ladite seconde roue0 3. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'ergot présente une base amincie par rapport & sa partie terminale pour lui conférer un degré de liberté en rotation dans son plan. 4. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 3, et destiné à servir d'actionneur, caractérisé en ce que la couronne la plus éloignée de ltexcentrique présente sur sa face opposée à la rove dentée adjacente une denture circulaire engrenant. avec une denture correspondante d'une came dtun système d'affichage, cette came étant coaxiale â 1' axe rotatif et solidaire en rotation de cet axe. 5. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que la came commande un contacteur électrique coaxial déplatable transversalement à l'axe rotatif et auquel sont fixés des contacts métalliques en regard de connexions électriques~traversant le boîtier. 6. Dispositif conforme à la revendication 4 et 5, caràctérisé en ce que des lames ressorts de maintien de la came contre la couronne associée sont montées en appui sur la came et en contre appui sur le bottier. 7. Dispositif conforme à l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le contacteur électrique comporte des ergots radiaux engagés dans des encoches de guidage pratiquées dans le bottier.