Brevet FR2267690A1 — publié le 19751114

L'invention est relative à un appareil de jardinage dont l'outil est mû en va-et-vient par un moteur électrique. Parmi les appareils de jardinage dont les outils sont déplacés en ligne droite, on peut citer en particulier les cisailles, notamment pour tailler les haies et l'herbe, et autres systèmes de coupe dont le fonctionnement repose sur un mouvement rectiligne et tels par exemple que les faucheuses à barre de coupe transversale dentée ou à cisaille. On connaît en outre des appareils à bêcher et à sarcler, des rateaux,des houes, des appareils de piochage et d'aération qui exigent un entraînement des outils en va-et-vient. Les outils de tels appareils de jardinage étaient jusqu'ici mus par le rotor d'un moteur électrique, par llintermédiaire d'un mé- canisme de transmission dont la construction était compliquée et chère et qui abaissait le rendement. La perte de puissance, due à ce mécanisme, constitue un inconvenient particulièrement grave pour les appareils dont le moteur est alimenté par batterie Ltinvention a donc pour but d'améliorer la construction et le fonctionnement du système d'entraînement des outils sur les appareils de jardinage. Selon l'invention, ce but est atteint essentiellement grâce au fait que le moteur électrique est un moteur d'inductionlinéaire. Un moteur d'induction linéaire n'est autre, dans son principe, qutun moteur asynchrone dont le rotor à cage d'écureuil est dévelop pe. Le stator et le rotor sont rendus linéaires en sorte que, lorsqu'on branche une source de tension polyphasée sur l'enroule- ment de stator, le rotor ou induit à cage d'écureuil, qui dans le cas du moteur linéaire est remplacé par une barre de cuivre ou d'aluminium , se développe linéairement dans une direction donnée. De tels moteurs linéaires sont connus; on-les utilise pour réaliser des déplacements sur des trajets relativement longs, par exemple pour ouvrir des portes ou pour lever et abaisser des charges. On sait aussi les utiliser pour réaliser des mouvements d'avance, par exemple dans les machines automatiques ou les machines à papier. De tels mouvements longitudinaux peuvent être exécutés sans que stator etnrotor"possèdent une longueur correspondant à l'amplitude du déplacement car il suffit de donner une longueur suffisante soit à la barre d'induit, avec un stator relativement court (type à inducteur court), soit au stator, avec une barre d'induit relativement courte (type à induit court). L'invention est fondée sur la constatation que l'application d'un tel moteur d'induction li néaire apporte des avantages inattendus aux appareils de jardinage bien que le problème consistant à réaliser de longs déplacements ne se pose pas dans ce cas. On rencontre seulement la nécessité d'une inversion de mouvement au rythme de la fréquence voulue; à cet effet, diverses solutions qui seront exposées ci-après sont proposées selon l'invention.Par rapport à un entrainement connu à induit oscillant dans lequel l'induit formant l'organe moteur peut imposer à un outil un mouvement de va-et-vient linéaire, l'application du moteur linéaire présente l'avantage que le mouvement alternatif ne dépend pas de la fréquence du réseau et que des mouvements d'amplitude quelconque peuvent être engendrés, la force pouvant être maintenue constante sur toute l'amplitude de la course. En construisant un tel appareil de jardinage, par exemple un appareil à tailler les haies, on obtient des simplifications importantes par rapport auxsystèmesusuelscar, le mécanisme de transmission étant supprimé, la barre d'induit peut attaquer directement la barre de coupe ou faire partie de celle-ci. L'inversion peut être réalisée grâce à la présence de deux moteurs linéaires à raison d'un par sens de mouvement, la mise en action d'un moteur à la place de l'autre étant asservie à la position de la barre d'induit commune aux deux moteurs. Selon une variante, on peut utiliser un seul moteur linéaire agencé en moteur du type à inducteur court ou à induit court, dont le calage de phase est inversé à chaque fin de course. Au lieu de deux moteurs linéaires alimentés alternativement, on peut également prévoir un à enduit court seul moteur d'induction lineaire/dont l'enroulement de stator est muni d'une prise centrale en sorte que les deux enroulements partiels ainsi réalisés peuvent être commandés individuellement. Enfin, il est encore possible faire provoquer la course de retour par un ressort qui entre en action après que le moteur linéaire a été coupé à la fin de la course d'aller. Comme avec un moteur asynchrone, lorsqu'on ne dispose pas d'un réseau à champ tournant, on peut faire alimenter le moteur en tension alternative en intercalant un condensateur de déphasage ou compensateur. L'excItation peut se faire aussi à l'aide d'une source de courant continu, telle que pile ou accumulateur, à condition que la tension continue ait été convenablement transformée auparavant en tension alternative à champ tournant; on dispose à cet effet de montages à semi-conducteurs qui sont légers et peu coû- teux. Plusieurs modes de réalisation de ltinvention sont décrits ciaprès à l'aide des dessins annexés. Les fig.1 à 4 montrent, selon divers schémas de principe, un système d'entraînement pour outils d'appareils de jardinage, à moteur linéaire. La fig.5 montre en perspective, avec parties coupées, une cisaille à tailler les haies qui est établie conformément à l'invention. La fig.6 montre en perspective une tondeuse à gazon à barre de coupe transversale dentée. Dans les schémas des fig.1 à 4, on a désigné par 10 la barre d'induit en cuivre ou aluminium qui attaque l'outil à mouvement alternatif dont elle est rendue solidaire ou dont elle fait partie. Selon le mode de wéalntion de la fig.1, cette barre 10 est associée à deux roulements d'inducteur fixe (stator) il et 12 qui se succèdent selon la direction de déplacement et qui sont alternativement mis en et hors circuit par l'intermédiaire d'un montage commutateur 14, sous la commande d'un générateur de signaux d'horloge 16 ou d'un indicateur de position 18. Le fonctionnement est le suivant : ltenroulement de stator 11 est.excité dès que la barre 10 se déplace dans le sens de la flèche L. En fin de course, l'enroulement de stator Il cesse d'être alimenté et l'enroulement de stator 12, qui est excité avec un décalage de phase opposé, commence à être alimenté. A la fin de la course de retour (parcourue dans le sens de la flèche R), il se produit une commutation d'une manière analogue. Selon le mode de réalisation de la fig .2, le moteur linéaire est du type à induit court et comporte un enroulement de stator 13 dans lequel la séquence de phase estinversée par l'étage de commande 14 à la fin de chaque course dans le sens L ou R. Selon le mode de réalisation de la fig.3, on utilise un moteur linéaire avec un enroulement de stator muni d'une prise centrale. On obtient ainsi deux enroulements partiels 11' et 12' qui correspondent aux enroulements de stator 11 et 12 de la fig.1 et qui sont excités comme ceux-ci alternativement et avec une séquence de phase différente. Selon le mode de réalisation de la fig.4, la barre dtinduit 10 coopère de nouveau avec un enroulement de stator unique 13. La course de retour est provoquée cette fois par un ressort de compression 20. La barre d'induit 10 est déplacée dans le sens L par excitation de l'enroulement de stator 13. A la fin de cette course, l'enroulement de stator 13 cesse d'être alimenté et le ressort 20, qui a été mis sous tension par cette course, se détend en ramenant la barre 10 à sa position de départ, dans le sens de la flèche R. Lorsque cette position de départ est atteinte, l'enroulement 13 est réalimenté et ainsi de suite. Ainsi qu'il ressort des schémas des fig.1 à 4, l'étage de commande 14 peut être asservi à un générateur de signaux d'horloge 16 et à un indicateur de position 18; ces organes peuvent être réalisés électromécaniquement, par la technique des semi-conductéurs, sous la forme d'ensembles des plus petits. Comme l'étage de commande 14, ils peuvent être logés de façon peu encombrante dans le carter de l'appareil. En fonctionnement en courant continu, un convertisseur de courant continu en courant alternatif peut en outre être incorporé à l'appareil. A l'aide des fig.1 à 4, on a décrit ci-dessus des motéurs linéaires dont l'enroulement de stator est formé de plusieurs bobines séparées; les courants de celles-ci engendrent des flux magnétiques qui forment un flux d'entrefer mobile, la barre d'induit suivant de façon asynchrone le champ qui se déplace linéairement. Selon une réalisation simplifiée de l'invention, on peut ne prévoir, dans certains cas d'application, qu'une seule bobine d'où il résulte un électro-aimant linéaire ou d'attraction, ce qui peut diminuer encore le prix de revient. Dans les schémas des fig.1 à 4, on n'a pas représenté le circuit de retour du stator. Ce circuit peut être réalisé à l'aide de composants ferromagnétiques qui se trouvent près de la barre. Il est également possible dessisposer, de façon connue, un autre enroulement de stator dans ce circuit de retour. Les fig.5 et 6 ne font qu'illustrer deux modes de réalisation qui n'ont aucun caractère limitatif. La fig.5 montre une cisaille à tailler les haies. Une plaque de base 21, solidaire du carter, porte la lame inférieure fixe 22. La lame supérieure mobile 23 est montée de façon à pouvoir se déplacer sur le dessus de la lame inférieure 22, selon la double flèche L-R.Cette lame 23 est maintenue dans des guides 24 portés par la plaque de base 21. La lame supérieure 23 forme la barrie d'induit qui est guidée, avec le plus faible entrefer possible, entre les deux enroulements de stator 28 et 30 du moteur linéaire. Le stator 28,30 est maintenu fixe dans le carter à l'aide de tiges d'acier 27.Un poussoir 33, qui attaque par l'arrière la lame supérieure 23, agencée en barre d'induit, est soumis à l'action d'un ressort de compression hélicoidal 25 qui réagit sur un appui 26. La cisaille à tailler les haies est alimentée en courant alternatif monophasé. On a désigné par 31 le générateur de signaux d'horloge et par 32 le condensateur de décalage de phase qu'exige le fonctionnement en tension alternative monophasée. Cette cisaille fonctionne de la manière indiquée ci-dessus à propos de la fig.4. Le ressort 25 ramène lalame supérieure mobile 23 à sa position de fin de course, dans le sens de la flèche R et l'y maintient. Par l'intermédiaire du générateur 31, une tension est appliquée aux enroulements de stator 27 et 28 durant un laps de temps fixe pendant lequel la lame supérieure mobile 23 est déplacée selon la flèche L. Après écoulement de ce laps de temps qui est déterminé en fonction de la fréquence propre du système, les enroulements 27 et 28 cessent d'être alimentés. Le ressort 25, qui est également adapté à la fréquence propre du système, ramène alors la lame supérieure mobile dans le sens de la flèche R. Puis, le générateur 31 entre à nouveau en action et le cycle se répète. La fig.6 représente à titre d'exemple une tondeuse à gazon à barre de coupe dentée. Cet appareil fonctionne suivant le princi pe illustré à la fig.1. Comme à la fig.5, la lame inférieure 41 est fixe par rapport au carter alors que la lame supérieure 43 peut coulisser selon la double flèche L-R. Comme précédemment, la lame supérieure 43 fait partiefcomme barre d'induit, de deux moteurs linéaires avec les enroulements de stator 46 et 51. Ces derniers sont fixés à la plaque de base 49 à l'aide de tiges d'acier 48 et traversent par une fente la lame supérieure 43. A ses deux extrémités, la lame inférieure 41 porte respectivement des interrupteurs de fin de course 42 et 52 qui indiquent à l'étage de commutation 44 la position de la ' me supérieure mobile 43. On a désigné par 53 des condensateurs de décalage de phase pour les deux enroulements de stator 46 et 51. Lorsque l'appareil est branché sur une source de tension monophasée, c'est par exemple d'abord l'enroulement de stator 46 qui est excité; il en résulte que la lame supérieure mobile 43 se déplace dans le sens L. Quand est atteint l'interrupteur de fin de course 42 qui est situé de ce côté, li étage de commutation 44 coupe l'alimentation de l'enroulement 46 et assure l'aLmenta- tion de l'enroulement 51, de sorte que la lame supérieure 43 se déplace dans le sens R. Quand l'interrupteur de fin de course 52 indique que le point d'inversion est atteint, la commutation est assurée de façon appropriée. Grâce à l'invention, il est possible, avec une construction simple et légère,-d'équiper les appareils de jardinage les plus divers d'un entraînement par moteur électrique pour la lame ou autre outil de ces appareils, l'amplitude de course et la vitesse le long de cette course pouvant être adaptées de façon optimale à toutes les exigences particulières. REVENDICATIONS 1 - Appareil de jardinage dont l'outil est mû en va-et-vient par un moteur électrique, caractérisé par le fait que le moteur électrique est un moteur d'induction linéaire. 2 - Appareil de jardinage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la barre d'induit du moteur linéaire attaque directement l'outil mobile ou en fait partie. 3 - Appareil de jardinage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la barre d'induit (10), reliée à l'outil, est associée à deux enroulements de stator (11,12) qu'un étage de commande (14) alternativement branche sur une source de courant et coupe de cette source et auxquels correspondent respectivement deux sens de déplacement opposés (fig.1). 4 - Appareil de jardinage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la barre d'induit (10) est associée à un enroulement de stator divisé, par une prise centrale, en deux enroulements partiels (11',12') qui sont excités alternativement par l'intermédiaire d'un étage de commande (14) (fig.3). 5 - Appareil de jardinage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la barre d'induit (10) est associée à un enroulement de stator (13) et que la séquence de phase est inversée périodiquement dans l'enroulement de stator (13) par un étage de commande (14) (fig.2). 6 - Appareil de jardinage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'un enroulement de stator unique (13) est branché sur une source de courant et en est coupé, par l'intermédiaire d'un étage de commande, périodiquement en fonction des déplacements de la barre d'induit et que la course de retour est provoquée par un ressort (20) (fig.4). 7 - Appareil de jardinage selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé par le fait que l'étage de commande (14) est asservi à un générateur de signaux d'horloge (16) et à un indicateur de position (18) sensible aux positions de fin de course de la barre d'induit (10) ou de l'outil. 8 - Appareil de jardinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'un condensateur de décalage de phase est intercalé sur la tension d'alimentation, pour le branchement sur un courant alternatif monophasé. 9 - Appareil de jardinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il comprend un convertis seur de tension continue en tension alternative pour le branchement sur une source de tension continue. 10 - Appareil de jardinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qutil est agencé en cisaille à tailler les haies et que le couteau mobile fait partie intégrante de la barre d'induit. 11 - Appareil de jardinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il est agencé en tondeuse à gazon dont la lande coupe fait partie intégrante de la barre d'induit. 12 - Appareil de jardinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il est agencé en cisaille à tailler l'herbe. 13 - Appareil de jardinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il est agencé en appareil à bêcher ou à-sarcler, en rateau ou en houe. 14 - Appareil de jardinage selon l'une quelconque des revendi cations'l à 9, caractérisé par le fait qu'il est agencé en appareil de piochage ou d'aération.