Brevet FR2281518A1 — publié le 19760305

Le secteur technique de l'invention est celui des éléments électrotechniques et plus singulièrement des composants de circuits éleetriques ou électroniques. Les éléments électrotechniques qui comportent, pour leur utilisation, une pièce mobile déplagable, telle qu un curseur et donc le plus souvent un ensemble à arbre et canon, nécessitent l'exercice d'un couple d'entratneient, auquel s oppose un couple résistant dont il est désiré qu'il puisse prendre une valeur dépendant du cas d'utilisation,mais qu'il est souhaitable d'obtenir aussi constante que possible. C'est le cas, par exemple, dans une association avec une commande Par servo-mécanisme dont Ie moteur est à faible couple, d'où résulte la nécessité de disposer d'un ensemble arbre et canon à couple résistant réduit. Il en va de même, à l'inverse, en utilisation sur matériel transportable, soumis à des chocs ou des vibrations, où un réglage doit entre conservé, d'où résulte la nécessité de disposer d'un ensemble arbre et canon à couple résistant élevé. Dans les pibces actuellement connues, on constate que le couple 8 appliquer à un arbre varie au cours de la rotation, aussi bien que d'une piOce à une autre dans une série, ceci étant dû d des défauts d'usinage, manque de rectitude des arbres, des alésages descanons, non constance des rayons ou autres. Des écarts sur cette valeur de couple sont encore causés par les assemblages, car un arbre comporte au moins un curseur venant au contact d'un élément fixe, résistant sur le plan électri- que dans un potentiomètre, par exemple; un clavetage assure la retenue axiale de l'arbre en coopération avec une rondelle sur un flanc de canon, dans le cas le plus simple. La compression axiale des éléments ainsi empilés peut varier d'une pince b une autre, en raison des tolérances mécaniques individuelles de fabrication. La présente invention a pour but de remédier à ces défectuosités en permettant d'aboutir à une fabrication dans laquelle on peut obtenir un couple constant, d'ailleurs réglable, sur chacun des éléments, à 1 'entratnement d'un arbre dans un canon. Selon l'invention, un dispositif de détermination de couple est combiné à un ensemble arbre-canon et ce dispositif est caractérisé par le fait qu'il comprend, aux extrémités de canon, des portées de contact de pièces solidaires de l'arbre, ce dernier offrant un Jeu radial dans l'alésage de canon proprement dit, cet empilage de portées et de pièces étant associé à des moyens qui permettent d'en déterminer le serrage axial. La coopération entre pièces et portées peut être à résultante axiale, cas dans le lequel les surfaoes de contact mutuel, en totalité, sont planes et perpendiculaires à l'axe de rotation. Cette coopération peut aussi avoir une résultante radiale, cas dans.lequel les surfaces de contact mutuel sont inclinées sur l'axe de rotation > par exemple coniques. Elle peut aussi entre complexe, à composantes à la fois axiales et radiales,si l'on associe des surfaces de contact planes et perpendiculaires à l'axe de rotation et des surfacesconiques, sur portées séparées ou conjuguées à une extrémité, de canon au moins. Dans une forme d'exécution particulière, l'empilage en cause comporte d'un coté, sur l'arbre, une goupille de retenue conjuguée à une rondelle pleine, avec solidarisation en rotation entre goupille et rondelle, cette dernibre portant sur une rondelle-ressort qui, à ltopposé, repose sur une portée d1extrémité correspondante de canon, cette portée ayant un faible coefficient de frottement vis-à-vis de la rondelle-ressort. A l'autre extrémité de canon, est disposée une autre portée, contre la tranche de laquelle est appliquée une douille de réglage, solidarisée de l'arbre, déterminant le serrage axial souhaité de 1'empilage. L'une au moins des portées est à contact frontal. L'une au moins des portées, dans une variante, peut Autre à contact radial incliné. La douille de réglage peut être solidarisée de l'arbre par un agencement à serrage, à soudure, à sertissage ou autre. Dans un agencement à serrage, peuvent coopérer une vis à élément conique et un logement de forme conjuguée, mais plus étendu. Cette vis peut Entre vissée dans une paroi de douille ou dans l'arbre, le logement étant pratiqué, à ldaverse soit dans l'arbre, soit dans la douille. L'élément conique de vis peut titre aménagé soit à l'ex trémité libre de la partie filetée, soit sous une tête, à l'extré- mité opposée, dans le cas alors d'une vis vissée dans l'arbre. On dispose ainsi d'un agencement qui permet au fabricant ou dans certains cas à l'utilisateur, selon que la liaison douille sur arbre est permanente ou simplement positive, de régler le couple d'entratnement de 1'arbre à la valeur nécessaire pour le cas d'utilisation envisagée, indépendamment des tolérances d'exécution des pièces et d'obtenir ainsi un couple régulier quelle que soit d'ailleurs la position angulaire de l'arbre. La description qui va. suivre d'exemples non limitatifs de réalisation d'arbres et canons permettra, en regard des dessins annexés, de bien comprendre coiment l'invention peut Stre mise en pratique. La figure 1 montre en coupe un ensemble arbre-canon à portées mixtes. La figure 2 montre de même un détail à portée interne conique. La figure 3 montre un détail de portée disposée à l'extérieur du canon. La figure 4 montre une variante à portées frontales séparées Par tube entretoise. Les figures 5 et 6 montrent en eoupe deux variantes de liaison entre douille et arbre. La figure 7 ventre une variante à liaison permanente, réglée L la fabrication, entre douille et arbre. aras la forme d'exécution de la figure 1, un canon 1, monté Sir un corps de potentiomètre 2, par des moyens non repr- sentés reçoit avec un jeu radial 3 un arbre q de commande de curseur. L'extrémité intérieure d'arbre 4 esttraversée par une goupille 5 de préférence cylindrique laquelle reçoit l'appui d'une rondelle plate 6, cette dernière étant pourvue de bossages 7 d'en cadrement de teste de goupille 5, pour assurer son entratnement on rotation.Cette rondelle plate 6 reçoit l'appui d'une rondelleressort 8 qui est appliquée par ailleurs sur une portée 9 formant palier, encastrée dans un logement 10 correspondant de tranche 11 de canon 1. La tranche interne 12 cylindrique de cette portée 9 enserre la périphérie de l'arbre 4 à très faible jeu, et même, si besoin *st,est presse sur l'arbre, en raison de la déformation en compression de ladite portée 9, maintenue dans son logement 12 et donc empêchée de s'*tendre sers l'extérieur, radialement, sous l'faction du serrage dû à la rondelle-ressort s'appuyant sur la tranche libre =QSde portée. Du côté extérieur du canon 1, est aussi encastrée dans un logement 13 une seconde portée 14. La tranche extérieure 15 de cette portée 14 est plane mais intérieurement complétée par une face d'appui conique 16. L'ouverture interne 17 de cette portée 14 est sans appui sur l'arbre. Une douille 18 est enfilée sur l'arbre 4 pour venir à proximité par sa tranche interne 19 de la portée 14. Cette tranche 19 présente un épaulement 20 d'où dépasse une nervure annulaire 21, de forme conique conjuguée de celle de la face conique 16. Une vis d'arrAt 22 est logée dans une perforation filetée 23 de la douille avec une tAte de manoeuvre à empreinte 24 et une pointe d'appui 25 sur un méplat 26 aménagé éventuellement en direction longitudinale sur le cylindre externe de l'arbre 4. Dans un ensemble ainsi constitué, où les usinages d'arbre et de canon peuvent être limités à d'étroites zones, constate que le serrage axial de la douille,en coulissement sur l'arbre, détermine la compression entre rondelle-ressort et la portée 9, d'une part, puis entre la douille 18 et la portée conjuguée 14 d'autre part. Cette compression une fois atteinte, est conservée par blocage de la vis 22. Comme les portées 9 et 14 sont en des matières souples, susceptibles d'une déformation limitée, mais tout à fait analogue à celle d'un fluide hydraulique, en raison de leur quasi-incom pressibilité, un appui sur la face 13 se traduit, du fait de l'encastrement dans le logement correspondant 10 du canon, par rétreint centripète de la perforation de passage d'arbre et donc d'une réduction de Jeu et mOrne d'un appui en pression sur ledit arbre, ce qui amène une première cause de variation voulue du couple résistant à la rotation de l'arbre 4 dans ladite portée 9. A ceci, s'ajoute, bien entendu, l'faction de pression, variée de manière correspondante, de la rondelle-ressort 8 sur la tranche apparante 13 de la portée 9. I1 en va un peu diffOre=ent entre la nervure conique 21 et la face d'appui correspondante dans la portée 14 où la pénétration variée de ladite nervure aboutit à une action radiale dans ladite portée, mais avec résultat un centrage de l'arbre SaES contact direct avec celui-ci. On peut faire ainsi varier un réglage, par mise en position axiale convenable de la douille sur l'arbre, le couple résistant en rotation de l'arbre dans le canon, à des valeurs fiables -cas de commandes servo-actionnées aussi bien que fortescas de résistance au déréglage sous l'action dechocs ou vibrations- pour des montages en appareillages transportables, par exemple. Un trbs large choix est possible pour les matières utilisées. CTest ainsi que pour le canon 1, si lton utilise de préférence le laiton nickelé, on peut aussi choisir une matière telle que l'acier lnoxydable, le laiton, le bronze, un alliage léger, un acier ordinaire ou un alliage appartenant à la classe connue sous le nom de Zamak. L'arbre 4, de préférence en acier inoxydable, peut aussi 8tre en acier ordinaire ou en un oupro nickel. La douille 18, de préférence en acier inoxydable, peut aussi titre en acier ordinaire, en laiton ou cupro-nickel. Les portées 9 et 14 peuvent être en des matières plas tiques, soit thermoplastiques telles que des polyamides, résines acétal, polyoléfines, polysulfones et de préférence en polyStétra- fluoroéthylènes, soit thermodurcissables, telles que des polyimides, complexes polyimides polyamides, ou polyallyphtalates; de préfé- renne l'une des deux premières citées de ces résines thermodurcis- sables. Peur la goupille 5, on peut choisir un acier, de préfé- rence inopydable, pour la rondelle 6 de l'acier cadmié, ou encore un acier inoxydable ou du laiton cadmié, pour la rondelle-ressort 8, de préférence du bronze au béryllium, ou un bronze phosphoreux ou m acier. Le choix des matières préférentielles conjuguées aboutit aux meilleurs coefficients de frottement souhaités ainsi qu'i la déformabilité optimale des portées 9 et 14, sous l'influ- ence de laquelle le couple résistant est déterminé, ainsi que la rigueur du centrage d'arbre en cas d'utilisation de faces d'appui inclinées,par exemple coniques. Avec un tel agencement il a été constaté que l'on pouvait faire varier le couple résistant en valeur dans un domaine compris entre quelques centimètres/Centi-Newton et quelques mètres/Centi-Newton. D'autres formes d'exécution d'un tel dispositif sont possibles. Comme le montre la figure 2, une portée interne 27 pourrait aussi Entre prévue avec une face d'appui 16a conique, coopérant avec un-rondelle auxiliaire interposée sous la rondelle-ressort 8. Ainsi que représenté sur la figure 3, au lieu de prévoir un logement 10 interne dans le canon, un logement 10a de portée, telle que la portée 9,pourrait Entre externe, limité par une nervure enveloppe 28 qui empSche le fluage centrifuge de la portée correspondante 9. Une telle disposition est également applicable pour la portée externe conjuguée. Comme visible sur la figure 4, où sont représentées deux portées 9 et 9a interne et externe identiques > il serait possible, dans le canon la de les séparer par une entretoise tubulaire 29 chassée. De même, au lieu d'un appui direct de la rondelle-ressort 8 sur portée 9, on interpose entre race frontale 13 et rondelle-ressort, une rondelle plane 30 qui augmente la surface d'appui et est néanmoins soumise à entratnement par la rondelle-ressort 8 en raison de son plus faible coefficient de frottement sur la portée 9. Alors qu la fixation de la douille 18 sur arbre 4 a été ni-dessus décrite comme positive au moyen de la vis 22 de blocage, dans la forme d'exécution de la figure 4, cette fixation est réglable en position axiale.A cet effet, dans la douille 18a est vissée une vis 22a à pointe 31 coopérant avec un évidement conique 32 en regard, aménagé dans l'arbre 4a. On constate que le serrage ou le desserrage de cette vis 22a aboutit à fixation en position de coulissement de la douille 18a sur l'arbre 4a et donc au réglage de compression des portées 9 et 9a; ce qui aboutit au résultat souhaité de réglage du couple résistant à ltentratnement en rotation de l'arbre 4a dans son palier. La variante de la figure 5 montré que la vis 22b peut être vissée, non pas dans la douille 22a > comme montré sur la figure 4, mais dans une perforation taraudée 23b de l'arbre 4b. Cette vis 22b est pourvue d'une t8te fraisée 33 qui coopère avec une perforation conique 34 de la douille 18b, perforation conique d'ouverture plus grande que le fraisage de tête de vis. On obtient de m8me ici la possibilité de réglage précitée. I1 en va de m8me pour la variante de la figure 6, dans laquelle une vis 22c à pointe cqnique 35 est vissée dans une perforation taraudée 23c de l'arbre 4c, pointe coopérant avec un logement conique 36 interne de la douille 18c, face auquel apparatt, dans la'paroi de la douille, un large évidement 37 d'accès. Il y a intérêt à ce que la tpte de vis ne dépasse ras la surface de l'arbre 4c pour toute position de réglage, si l'on veut conserver la possibilité d'introduire la douille sur l'arbre après pose de la vis dans ce dernier. Au lieu d'une solution réglable, on peut encore prévoir, comme le montre la figure 7, une fixation définitive, à la construction. A cet effet, une douille 18d est constituée comme un manchon à paroi cylindrique crénelée relativement mince 37 enfilée sur l'arbre 4d,manchon terminé par un collet 38 d'appui sur portée externe 9a;après montage k coulissement et calage en gabarit des pièces, il est aisé de procéder à une fixation par points de soudure - indiqués par les pointes de floches 39 sur la figure maintenant la compression souhaitée des éléments solidaires de l'arbre 4d sur les portées plastiques 9 et 9! i titre définitif et au réglage voulu. Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention, on peut apporter encore d'autres modifications aux formes d'exEcu- tion qui viennent entre décrites et que les appîjoations de l'in- Invention ne sont pas limitées aux seuls potentiomètres mais s1éten- dent au contraire à tout appareillage électrique pourvu d'un élément mobile en rotation devant offrir un couple de rotation de valeur déterminée, constant sur toute l'amplitude du mouvement. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de détermination du couple résistant dans un système arbre-canon d'élément électrotechnique à caractéristique variée par rotation dudit arbre, dispositif caractérisé par le fait qu'il comprend, au voisinage des extrémités du canon, des portées de maintien de pièces d'appui solidaires en rotation de l'arbre, un jeu subsistant entre arbre et canon proprement dits, lesdites pièces d'appui étant associées à des moyens de détermination du serrage axial desdites pièces sur lesdites portées. 2.- Dispositif selon la revendication 1 > caractérisé par le fait que la coopération entre pièces et portées est à résultante axiale, les surfaces de contact mutuel étant exclusivement contenues dans des plans perpendiculaires à l'axe de l'arbre. 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la coopération entre certaines au moins des pièces et portées est à résultante radiale, les surfaces de contact mutuel correspondantes étant inclinées sur l'axe de I'arbre, 4. - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les surfaces inclinées sur ledit axe sont formées de xanibre conique. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que lesdites pieees sont formées, d'un côté, par un arr8t axial, solidaire de l'arbre, au soins une -rondelle-ressort entratnée par ledit arrSt, et de l'autre par une douille, axialement immobilisée de façon réglable sur ledit arbre, rondelle-ressort et douille venant en appui contre des portées correspondantes en bouts de canon. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'arrêt axial comprend uae goupille traversant l'arbre, une rondelle appuyée sur goupille et entratnée par celleci, une rondelle-ressort, ainsi qu1éventuellement une rondelle d'appui, de profil correspondant à la tranche homologue de portée connexe. 7.- Dispositif selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé par le fait que la tranche interne de douille est de profil correspondant à celui de la tranche homologue de portée connexe. 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que l'immobilisation de la douille sur l'arbre, douille réglée en position axiale, est positivement assurée par un organe de blocage. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que ladite douille est à réglage coulissant sur l'arbre, sous effet d'un agencement de blocage réglable sur l'arbre. 10.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'agencement de blocage réglable comprend d'une part une vis i portée conique, pénétrant transversalement l'ensemble arbre-douille, vissée dans l'un de ces organes et appuyant par sa portée conique contre un appui conique conjugué, d'autre part, appui aménagé dans l'autre de oes organes. 11.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que la douille est formée par un manchon à eollet, manchon fixé définitivement à l'arbre, après réglage longitudinal, notamment par points due soudure.