Brevet FR2326511A1 — publié le 19770429

L'invention concerne les métiers à tisser dans lesquels le battant peut effectuer, autour d'un axe horizontal, un mouvement oscillant sous l'action de la rotation d'un vilebrequin d'entraine- ment dont les manetons sont reliés audit battant par des bielles. rus forces d'inertie créées par le battant, les bielles et le vilebrequin engendrent des réactions importantes transmises principalement aux paliers dans lesquels tourillonne le vilebrequin. Ces paliers sont supportés par le bati de la machine, de sorte que celui-ci est le siège de vibrations plus ou moins importantes qui sont évidemment nuisibles au bon fonctionnement de la machine, susceptibles d'être la cause d'une usure prématurée, et de nature à provoquer un bruit important. Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient par une réduction tres importante, voire une suppression pratiquement totale, des effets desdites forces d'inertie sur les paliers du vilebrequin, en empechant qu'elles se transmettent au bâti de la machine. A cet effet, le dispositif suivant l'invention est constitué d'une première masse M1 solidaire du vilebrequin et diamétralement opposée aux manetons, ainsi que, pour chaque bielle, d'une masse M2 solidaire de ladite bielle et située sur le prolongement de celle-ci au-del de son extrémité articulée sur un maneton du vilebrequin, lesdites masses ayant des valeurs telles et étant situées à des distances respectives du maneton correspondant telles que les deux expressions (mlA + nm2A) et (m3C + nm2C) aient des valeurs aussi rapprochées de zéro que possible, mlA étant la masse équivalente du vilebrequin rapportée à l'axe des manetons, m2A étant la niasse équivalente d'une bielle rapportée à l'axe des manetons, m3C étant la masse équivalente du battant rapportée à son axe d'articulation sur les bielles, m2C étant la masse équivalente d'une bielle rapportée à son axe d'articulation sur le battant et n étant le nombre des bielles. I1 convient de rappeler qu'on appelle masse équivalente d'une pièce pivotant autour d'un axe horizontal, rapportée en un point de cette pièce, la masse de poids équivalent, en valeur absolue et au point considéré, à la force capable de maintenir la pièce en équilibre, après suppression de la liaison ou point considéré. Si cette force est dirigée vers le haut, elle est dite positive, tandis que si elle est dirigée vers le bas, elle est alors négative. On verra plus loin comment l'établissement et la mise en place de telles masses peuvent se faire d'une manière très simple, aussi bien sur des machines existantes, que sur des machines spécialement conçues à cet effet. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexes qui montrent, à titre d'exemples, quelques modes de réalisation d'un dispositif d'équilibrage suivant l'invention. Sur ces dessins-: la figure 1 représente schématiquement, de profil, un bâti de métier à tisser avec le battant et ses organes de commande; la figure 2 est une vue de face du vilebrequin muni de masselottes d'équilibrage suivant une première forme d'exécution; la figure 3 est une coupe faite suivant la ligne III-III de la figure 2; la figure 4 est une vue de face du vilebrequin avec des masselottes suivant une deuxième forme d'exécution; la figure 5 est une coupe faite suivant la ligne V-V de la figure 4; la figure 6 est une vue de face du vilebrequin avec une masselotte d'équilibrage suivant une troisième forme d'exécution; la figure 7 est une coupe faite suivant la ligne VII-VII de la figure 6; la figure 8 montre une variante de la figure 7;; la figure 9 est une vue de face d'un autre mode de réalisation de vilebrequin dans lequel la masselotte fait partie intégrante de l'arbre; la figure 1Q est une coupe faite suivant la ligne X-X de la figure 9; la figure 11 est une variante de la figure 10; et les figures 12, 13 et 14 illustrent trois formes d'exécution d'une bielle munie d'une masselotte suivant l'invention. Si l'on se réfère d'abord à la figure I, on peut voir le bàti 1 d'un métier à tisser équipé d'un battant 2 qui peut osciller autour d'un arbre inférieur horizontal 3 scus l'action de bielles 4, généralement au nombre de deux, dont chacune est articulée, par l'une de ses extrémités, sur un axe 5 au voisinage du sommet du battant et, par son autre extrémité, sur un maneton 6 d'un vilebrequin 7 qui tourillonne dans des paliers portés par le bâti 1 et dont l'axe "A" est parallèle à l'axe "B" de l'arbre 3 d'oscillation du battant. En l'absence de mesures particulières, les mouvements d'oscillation du battant 2 et de ses organes de commande, c'est-à-dire du vilebrequin 7 et des bielles 4, donnent naissance à des forces d'inertie qui provoquent des vibrations transmises aux paliers et, par conséquent, au bâti 1. En appliquant la définition donnée plus haut des masses équivalentes dtune pièce pivotant autour d'un axe horizontal, on appellera mlA la masse équivalente du vilebrequin 7 rapportée à l'axe "A" des manetons, m2A la masse équivalente d'une bielle 4 rapportée à l'axe "A" des manetons 6 du vilebrequin, m2C la masse équivalente d'une bielle 4 rapportée à son axe "C" d'articulation sur le battant 2, et m3C la masse équivalente du battant 2 rapportée à son axe "C" d'articulation avec les bielles 4. On montre que les vibrations verticales qui sont provoquées par les efforts d'inertie verticaux des organes à mouvement périodique sont proportionnels au facteur (mlA + nm2A) dans laquelle mlA et m2A sont les masses équivalentes qu'on vient d'indiquer cidessus et n est le nombre de bielles, en général égal à deux. Les vibrations horizontales provoquées par les efforts d'inertie horizontaux agissant sur le bâti sont proportionnerbw à la valeur de l'expression suivante E(mlA + nm2A) + (m3C + nm2Cfl Suivant l'invention, on fixe sur le vilebrequin 7 une première masse Ml diamétralement opposée aux manetons 6 et, sur chaque bielle 4, une masse M2 solidaire de ladite bielle et située, sur le prolongement de celle-ci,au-del de son extrémité articulée sur un maneton 6 du vilebrequin. La masse Ml permet d'agir sur le facteur mlA et la masse M2 sur chacun des deux facteurs m2A et m2C. Evidemment, le facteur m3C ne peut pas être modifié, puisqu'il fait partie des caractéristiques inhérentes à la machine. D'après les explications données plus haut, la masse M1 introduit une valeur mlA négative, la masse M2 une valeur de m2A positive et une valeur de m2C négative. Quant à m3C, elle est toujours positive. I1 en résulte que l'on peut théoriquement annuler l'expression (mlA + nm2A) d'une part et l'expression (m3C + nm2C) d'autre part. Lorsqu'on annule la première de ces deux expressions, on supprime les vibrations verticales introduites par le battant et sa commande et, en même temps, on réduit les vibrations horizontales dans une certaine proportion. Si l'on annule simultanément les deux expressions, on supprime à la fois les vibrations horizontales et les vibrations verticales. En raison de certaines restrictions dues notamment à l'encombrement des masses M1 et M2, il est possible que, en pratique, on ne puisse pas toujours parvenir à annuler complètement les expressions en question, mais on peut, dans tous les cas, les réduire considérablement. En pratique, on opérera de la manière suivante On part évidemment de la géométrie du système de commande du battant. On détermine la masse M2 de manière à compenser la masse équivalente m3C, c'est-à-dire pour que l'expression (m3C + nm2C) soit la plus faible possible; on déterminera ensuite m2A; et enfin, on choisira M1 de manière à obtenir une valeur mlA qui compense sensiblement la valeur des masses équivalentes nm2A, pour que l'expression (mlA + nm2A) soit la plus faible possible. La masse Ml destinée à équilibrer la masse équivalente des bielles 4 ramenée au point A, soit nm2A, est donc disposée sur le vilebrequin, à un emplacement diamétralement opposé à celui du point A, c'est-à-dire des manetons 6. Différentes dispositions pourront être adoptées en fonction du volume disponible dans la machine. Dans une première disposition représentée sur les figures 2 et 3, la masse Ml est constituée par des masselottes ll disposées dans le prolongement des flasques 12 qui supportent les manetons 6 du vilebrequin 7. Dans cet exemple, le corps du vilebrequin est constitué par un arbre central 14, de préférence tubulaire, formant entretoise, et de deux bouts d'arbre 15 qui tourillonnent dans des paliers 16. Une telle disposition permet d'utiliser les masselottes ll également pour l'équilibrage dynamique des accessoires montés habituellement sur le vilebrequin et provoquant son déséquilibrage, tels que des cames, par exemple. Elle offre aussi l'avantage d'engendrer des forces d'inertie dues aux masselottes, directe ment opposées aux forces à équilibrer et transmises par les bielles. Toutefois, elle présente l'-inconvénient d'être relativement encombrante. Dans une deuxième disposition représentée sur les figures 4 et 5, la masse M est constituée par deux contrepoids 21 fixés sur l'arbre entretoise 14 et prenant appui en même temps contre les prolongements de deux flasques 12. Cette solution présente l'avantage de pouvoir être adoptée sur des arbres vilebrequins de machines déjà en service, mais elle présente aussi l'inconvénient d'un encombrement important à un endroit de la machine normalement réservé à la formation de la foule dans les métiers à tisser. Dans une troisième solution représentée sur les figures 6 et 7, la masse M1 est constituée par une pièce de forme allongée 31 qui est fixée, par ses deux extrémités, à des prolongements de deux flasques 12, de support de deux manetons du vilebrequin et qui s'étend parallèlement à cet arbre. La pièce 31 est constituée par une barre rectiligne de section méplate qui, dans cet exemple, est rectangulaire. Cette solution peut être adoptée aussi sur des vilebrequins de machines en service. La figure 8 montre une variante de section de la barre, en forme de gouttière 33 dont la concavité est tournée du côté de l'axe du vilebrequin. Bien entendu, on pourrait envisager d'autres profils pour la masse allongée que les formes 31 et 33. Les figures 9 et 10 montrent une quatrième forme d'exécution dans laquelle la masselotte est constituée par une pièce tubulaire rectiligne 34 qui constitue elle-même le tube entretoise reliant deux flasques 12 du vilebrequin, c'est-a-dire la partie principale du corps de l'arbre. Dans cet exemple, la section de la pièce tubulaire 34 est polygonale, de forme générale sensiblement triangulaire (avec un côté curviligne qui est le plus éloigné de l'axe de l'arbre et deux côtés rectilignes raccordés au premier, et entre eux, par des arrondis). Le centre de gravité G de la pièce 34 est situé de I La figure Il montre une variante dans laquelle la pièce tubulaire 36 est constituée par un simple tube cylindrique excentré par rapport à l'axe du vilebrequin. La solution représentée sur la figure 9, dans laquelle la section de la pièce 34 peut prendre différentes formes, telles que celles des figures 10 et 11 par exemple, présente toute une série d'avantages: faible encombrement diamétral ne gênant pas la formation de la foule; rigidification du vilebrequin par augmentation de sa raideur transversale; faible masse supplémentaire puisque la masselotte M1 se substitue totalement à l'entretoise 14 (figure 2) habituellement utilisée (la solution des figures 6 à 8 présente déjà l'avantage d'un faible supplément de masse, puisque la masselotte 31 se substitue partiellement à l'entretoise, qui peut être une piece 32 de section plus faible); pas ou peu d'accroissement de l'inertie massique du vilebrequin autour de son axe, ce qui est très important pour ne pas gêner le freinage du métier lors des arrêts; suppression ou simplification des masselottes habituellement montées sur un vilebrequin pour équilibrer les manetons; simplicité des formes de l'ensemble du vilebrequin et, par conséquent, facilité de fabrication et d'usinage découlant entre autres, de la diminution de son encombrement diamétral et, par conséquent, diminution de son prix de revient. Quant à la masse M2-ajoutée à la bielle 4, elle doit se situer sur le prolongement de la bielle, au-delà de son extrémité articulée sur un maneton 6 du vilebrequin (figure 1), pour que la masse équivalente m2C soit négative. Le type de structure adopté pour cette masselotte d'équilibrage dépend du moyen de fabrication envisagé, tel que, par exemple, forgeage ou moulage, ainsi que des possibilités d'usinage. On peut, par exemple, adopter une première solution représen- tée sur la figure 12 où la bielle 4 est constituée d'un corps 41, d'un chapeau 42, et d'un support 43 par exemple en alliage léger fixé sur le chapeau 42 et dont la partie distale renferme un insert 44 en métal relativement lourd, tel que de l'acier, du nickel ou du plomb, par exemple. Dans une deuxième solution représentée sur la figure 13, le chapeau 47, fixé sur le corps de bielle 41, est lui-meme de forme allongée et porte l'insert 44 en métal lourd. La figure 14 montre une autre variante dans laquelle, sur le chapeau 42, est fixée une masselotte 49 constituée d'une seule pièce en métal-homogène, mais de configuration telle que le maximum de matière se trouve dans la partie distale de cette masselotte, afin que son centre de gravité soit le plus éloigné possible de l'axe "A" de la tête de bielle. Les valeurs des masses M1 et M2 dépendent, d'une part, de la masse du battant 2 à équilibrer et, d'autre part, de leurs emplacements qui sont fonction du volume disponible pour les loger. Dans un exemple d'application, sur un métier à tisser dont le battant a un poids total de 135 kg avec une masse équivalent m3C de l'ordre de 80 kg, deux masses M2 situées à 140 mm de l'axe "A" des manetons 6, et une masse M1 située sur le vilebrequin à une distance de 100 mm de l'axe de ce dernier, avec trois essais successifs utilisant respectivement deux masses M2 de 5 kg, 8 kg et 18 kg, une masse M1 de 20 kg, 32 kg et 71 kg, on a obtenu, pour les valeurs des efforts exercés sur les paliers par les forces d'inertie du battant, de la bielle et du vilebrequin, une réduction de 24%, 45%, et près de 100%, respectivement. En particulier, dans le cas de la solution représentée sur les figures 9 à 11, il convient d'attirer l'attention sur le fait-que la masse M1 ne doit pas être considérée comme une masse additionnelle, mais simplement comme une masse "déplacée par rapport à l'emplacement de la masse déjà existante du corps du vilebrequin. Ainsi, par un simple déplacement d'environ 100 mm du tube entretoise du vilebrequin et l'adjonction de deux masselottes de 18 kg sur les bielles, à 140 mm de l'axe des têtes de bielles, on voit, d'après l'exemple d'application donné plus haut, que l'on peut compenser presque totalement les forces d'inertie du battant et de ses organes de commande. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, elle est susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention. - REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'équilibrage~des forces d'inertie créées, dans un métier à tisser, par le battant et ses organes de commande constitués par des bielles reliées aux manetons d'un vilebrequin d'entrainement, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une première masse Ml solidaire du vilebrequin et diamétralement opposée aux manetons, ainsi que, pour chaque bielle, d'une masse M2 solidaire de ladite bielle et située sur le prolongement de celle-ci au-delà de son extrémité articulée sur un maneton du vilebrequin, lesdites masses ayant des valeurs telles et étant situées à des distances respectives du maneton correspondant telles, que les deux expressions (mlA + nm2A) et (m3C + nm2C) aient des valeurs aussi rapprochées de zéro que possible, mlA étant la masse équivalente du vilebrequin rapportée à l'axe des manetons, m2A étant la masse équivalente d'une bielle rapportée à l'axe du maneton, sur lequel elle est articulée, m3C étant la masse équivalente du battant rapporté à son axe d'articulation sur les bielles, m2C étant la masse équivalente d'une bielle rapportée à son axe d'articulation sur le battant, et n étant le nombre de bielles. 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la masse M1 est constituée par des masselottes (11) respectivement solidaires des flasques qui relient les manetons au corps du vilebrequin. 3.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la masse M1 est constituée par des contrepoids (21) fixés sur le corps du vilebrequin. 4.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la masse M1 est constituée par au moins une pièce de forme allongée (31, 33 ou 34) qui est fixée, par ses deux extrémités, à des prolongements de deux flasques de support de deux manetons du vilebrequin et qui s'étend parallèlement audit vilebrequin. 5.- Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la pièce de forme allongée précitée est constituée par une barre rectiligne de section méplate (31). 6.- Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la pièce de forme allongée précitée est constituée par une barre rectiligne profilée en forme de gouttière (33) dont la concavité est tournée du cbté de l'axe du vilebrequin. 7.- Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la pièce de forme allongée précitée est constituée par un tube (34) qui, entre les flasques précités, constitue lui-même la partie correspondante du corps du vilebrequin.