Brevet FR2337286A1 — publié le 19770729

-- LA présente invention concerne les mécanismes du type : manivelle - pignon-crémaillère ... Dans des dispositifs connu de ce genr, il existe le système "biel- le-manivelle-coulisse, dont l'étau-limeur est muni, dans le but d'obtenir une vitesse de travail lente et un retour rapide : mais ce dis- positif ne peut s'appliquer que pour un mouvement rectiligne-alternatif...L'invention peut être montée en parallèle à une poupée-diviseur (divieion diffèrentielle) ; il é éxiste déja des dispositifs visant à obtenir ce résultat, par exemple: le traditionnel diviseur à manivelle et indexation au moyen d'une fiche et d'un plateau à trous (mais ce système est manuel) ; ou encore,un combinateur à cames pour diviseur automatique actionné par un véiv ; mais, ce dispositif est limité par le nombre de ses cames, de plus il est de conception fra- gile et n'est pas à l'abri d'un éventuel déréglage en cour de mar- che ; le système,objet de l'invention est indérèglable Le variateur-diviseur aqouplé à une poupé-diviseru simple au I/40 par l'intermédiaire d'un différentiel de deux ou plusieur roues,peut obtenir des divisions circulaires de l'ordre de 360 , à O si nous composons un différentiel de roues contespondant à l'angle désiré.De plus, le point mort relatif à la position de la crémaillère oscillante, peut de par l'extrèmité de celle-ci, actionner un contacteur qui à son tour donnera une impulsion élèctrique ou oléo-pneumatique, à tout un ensemble de commande programme automatique, (frein et mise en route d'une séquence)sur une machine quelconque... lie dispositif objet de 11 invention est constitue de deux roues dentées de diamètre primitif(Dp) 187,5mm et de module(M)I,25 ~ d'un nombre de I50 dents;l'une eet emnenchée sur l'arbre (2), (voir déssin planche IV), l'autre, sur un roulement à billes double-rangée qui lui- même est emmanché sur l'arbre de sortie (I). ELles sont solidaires entr'elles par l'intermédiaire de deux pignons ~ Dp 50mm, M I,25 40 dents, emmanchés sur l'arbre (3),pour la rigidité de l'ensemble. Les deux grandes roues Dp 187,5mm, sont également reliées entr'elles par un arbre (4) dont les paliers sont placés dans des alèsages si- tués sur le # 150mm de celles-ci. Sur cet arbre (4), sont emmanchés deux pignons Dp 25mm, M I,25 - 20 dents ; l'un des pignons est engrenné avec la roue entrainée Dp 125mm, M I,25 - 100 dents, emmanchée sur l'arbre de sortie (I) ;l'autre pignon s'engrenne à une crémaillère oscillant en un point placé à l'une de ses extrèmité par l'intermèdiaire d'un roulement à double rangée de billes emmanche sur l'arbre (3) Un montage oscillant sur l'arbre (4), empêche le désaccouplement du Pignon et de la orémaillère, au moyen de deux galets de roulement, roulant au dos de celle-ci . Cependant, i 1appareil développant 6/5ém à sa eortie,il sera nécessaire de disposer un réducteurcortecteur de 5/6éme sur l'arbre (I),(voir pian IV ),de ce fait,nous obtenons une 2éme sortie (diffèrée),que nous appellerons : arbre de sortie corrigé (C) ... La cause de ce développement,provient de ce que le pignon entrai neur reprend toujours sa position initiale sur la crémaillère ;dane son évolution (satellite) autour de la roue entrainee,non seulement de par son axe, il l'entraine de la valeur d'un tour,mais aussi de la valeur de son périmètre qui eet égal à Il5ème de celui de la roue entraidée, - Imaginons que le pignon soit libre en translation le long d'une régle remplaçant la crémaillère dans son battement ; une rainure étant fraisée dans le flan de celui-ci,le rendant prisonnier en rotation. Nous constaterions alors que le point de tangeance du pignon entrai neur et de la roue entrainée, (en considérant que lee 2 pignons em manchée sur l'arbre (4) ne font qu'un), aura parcourn aussi bien la périphérie de la roue entraînée que celle du pignon entraineur.Ce qui explique que le développement est égal à l'addition des deux Périmètres, ou encore : - par fractions, si l'on sait que le diamètre du pignon entraineur est égal à 1/5ème de celui de la roue entraînée I/5 + 5/5 = 6/5 d'où une réduction de 5/6 s'impose... Prenons un autre exemple avec des données d ffèrentes - le diamètre du pignon entraineur est égal à celui de la roue entraînée; dans ce cas le développement sera double,il faudra donc une réduction de I/2 ... et ainsi de suite,suivant chaque cas... Analyse de fonctionnement du dispositif sur épure (planche 1I ) : L'arbre (4) ayant une trajectoire circulaire (satellite) autour de la roue entrainée,impliqumra à celle-ci,une vitesse discontinue,al~ lent progressivement d'un rapport nul à un rapport de I,4 et reve nant progressivement à un rapport nul,ce qui constitue le point mort du dispositif. Suivant que l'arbre (4) s'éloigne ou s'approche du point d'oscillation de la crémaillère, son sens de rotation s'in versera & chaque demi-tour de l'ensemble,les dents du pignon entrai neur avalant ou repoussant les dents de la roue entrainée, créant ainsi une variation de la vitesse de celle-ci... Première constatation (voir épure) Quand le pignon entraineur (en considérant toujours que les deux pignons emmanchés sur l'arbre (4) ne font qu'un), partant de la po sition A, errive à l'endroit où son are se situe sur la perpendicu laire au plan primitif de la crémaillère passant par le centre M de la roue entrainée, c'est à dire au point le plus à droite d'oscilla tion de la crémaillère, en 3 ,la distance entre le plan primitif de celle-ci et le centre de la roue entrainée est à son maximum, c'est è dire :Dp 62,5mm + Dp 25mm = 87,5mm Nous pouvons calculer à ce moment précis,la vitesse linéaire du pi gnon entraineur, qui la retransmet à la roue entrainée, en considé rant que l'ensemble fait un tour par minute : (87,5mm + 7,5mm) x 3,14 = 549,5mm/mn Vitesse de la roue entrainés en nombre de tours par minute à cet instant t (549,5mm/mn#### - 1,4 t/mn ou rapport I,4 Quand le pignon entraineur s'éloignant de l'are d'oscillation de la crémaillère, arrivera à l'endroit où son axe se situe sur la ligne passant par le centre de la roue entrainée et par le point d'oscil lation de la crémaillère, il aura parcouru sur celle-ci :: Rp 12,5mm + Dp 125mm + Rp 12,5mm = 150mm (maxi.) Nous constatons qu'à cette position, s'est à dire en C ,le point de tangeance de la roue entrainée et du pignon entraineur qui était en position A, placé au dessus de ce dernier, est maintenant situé au dessous, et qu'il a entrainé la roue de la valeur de son demi-péri- mètre, c'est à dire s Dp-25mm x 314 = 39,25mm 2 La roue entrainée aura donc parcouru pendant ce premier demi-tour d'ensemble : (125mm x 3,14/2) + 150mm + 3,25mm = 380,50mm Soit en proportion : 380,50mm/125mm x 3,14 = 0,9946 tour Deuxième constatation : A cette position (en O), le pignon entraineur étant arrivé en fin de coures sur la crémaillère, sa rotation devient nulle ; de par son axe, il entrainera la rous à la même vitesse que l'ensemble (rapporti) Trdsième constatation s poursuivant Sa trajeotoire circulaire au tour de la roue entrainée, le pignon entraineur s'approche mainte nant du point d'oscillation de la crémaillère, inversant ainsi son sens de rotation; il va maintenant avaler les dents de la roue entrd née : la vitesse de celle-ci va décroître progressivement jusqu'au moment où,l'axe du pignon entraineur se confond avec la perpendicu- laire au plan primitif de la crémaillère, passant par le centre (B) de la roue entrainée, c'est à dire en position (D) ; notons qu'à ce moment précis, le plan primitif de la crémaillère passe exactement au point de tengsance des diamètres primitifs du pignon entraineur et de la roue entraînée ; de ce fait,le pignon avale les dents de la roue en même temps que celles de la crémaillère (puisqu'elles se confonden tde par leur position dans l'ensemble, c'est à dire côte à côte, la crémaillère étant à l'extrâme gauche de son battement) ; nous constatons que la roue entrainée à cet instant prOcis,s'immobilise vitesse sa est donc nulle ,ce qui constitue le point mort de ce mouvement mécanique s rapport n O Quatrième constatation (fin du oycle) :Le pignon entraineur conti nuant toujours sa course, s'approchant de l'axe d'oscillation de la crémaillère, Va impliquer maintenant une accélèration progressive à la roue entraînée ; au moment où il sera en fin de course sur la crémaillère, il aura à nouveau parcouru sur celle-ci : 150mm, et se re- trouvera à son point initial de départ, c'ast à dire en A ,( la où son axe se situe sur la ligne passant du point d'oscillation de la crémaillère par le centre a do la roue entrainée),..Notons qu'à ce moment la rotation du pignon devisent nulle, par conséquent il entrai ne la roue à la même vitesse que l'ensemble s rapport n O ; de plus le point de tangeance a pendant ce deuxième demi-tour d'exsemble parcouru la moiti( du périmètre de la roue entrainée ainsi que la moitié de celui du pignon entraineur ; étant donné que ce dernier a avalé les dents de la roue entrainée en même tempm celles de la orémaillère,nous pouvons oalculer le développement réel de la roue ent rainée : - au Ier 1/2 tour elle a parcouru ; 389,50mm (pé - au 2éme I/2 tour elle aura parcouru Do (125mm x 3,14) (Dp 25mm x 3,14) @@@@ 2 - soit au total 380,50mm + 80,50mm = 461mm - périmètre de la roue entraînée 5 125mm x 3,14 n 382,50mm (périphèriquement) - Périmètre du pignon entraineur : 25mm x 3,14 = 78,50mm - l'appareil développe donc en plus ; 461mm - 382,50mm = 78,50mm soit la valeur du périmètre du pignon entraineur,qui est 1/5 de celui de la roue entraînée Conclusion : pour un tour d'ensemble, l'appareil nous donnera en sor tie (arbre I ), un rapport de vitesse de - 5/5 + 1/5 = 6/5 d'où nécessité de disposr un réducteur de 5/6 en sortie que nous appellerons : arbre de sortie corigée (C),qui sera ponc tué d'un arrêt tous les 360 , ceoi en prise directe (moteru en marche) C'est donc un mouvement mécanique circulaire (à effets spéciaux),qui malgré ss vitesse irrégulière (on pourrait dire parabolique, car si il On observe le point de tangeance du diamètre primitif du pignon entraineur, avec le plan primitif de la crémaillère, on constate qu' il n'est jamais à la même distance du centre E),est très précis de par sa rotation à développement corrigé, et trés sûr de par sa con ception ... Nota les pignons emmanchés sur l'arbre (4)ne doivent pas être supé rieurs en diamètre à celui de la roue entrainée;et doivent être é gaux entreux, car ceci n'apporteait qu'hésitations et contre-coups (retour en arrière de la roue entrainée,pour repartir en avant) à la bonne marche de l'appareil Applications : ben division par différentiel" ,c1est à dire que nous multiplions le point mort résultant de l'arbre corrigé (C), par deux ou par trois,tà l'infini), au moyen d'une réduction (différen- tiel)de deux ou pluseurs roues montées et accouplées à cet arbre :l/2 = 180 , I/3 = 120 , 1/4 = 90 ... à l'infini ; de plus,nous pouvons équiper l'appareil d'une télé-commande élèctrique ou pneumatique - Disposons un contacteur actionné par l'extrèmité de la crémaill- re,au moment du point mort;il commandera par l'intermédiare de plu sieurs relais, l'arrêt du moteur ou encore,un embrayage élèctro-ma gnétique, ainsi qu'un élèctro-frein bloquant la poupée-diviseur et l'ensemble, ainsi qu'un élèctro-commande-programme de toute une sé quence sur machine automatique (fraisage, perçage, poinçonnage).Donc, il peut être "DIVISEUR-AUTOMATIQUE" à condition de prolonger le temps mort si cela s'avère nécessaire En "variateur de vitesse "(en ltèepace d'un tour seulement) : Placé de façon à ce que l'embout du vilbrequin d'une presse (volant reti ré), remplisse le même office que l'arbre (C), c'est à dire relié à arbre (I)par l'intermédiaire d'une réduction de 5/6 ,de par sa vi tesse irrégulière,l'appareil modifira complbtement la vitesse de descente (lente) et remontée (rapide) de la presse.Elle bénèficira donc d'une vitesse de travail économique et retour rapide, comme sur l'étau-limeur, (à condition de positionner le point mort de l'appa~ reil au même moment que le point mort bas de la presse). Ia remontée sera 2 fois plus rapide que la descente, la vitesse étant presque nulle au moment de la frappe, d'où une économie d'usure de l'outilla ge ; de plus, la force de la presse à ce moment est 5 fois plus grande si l'on tient compte du rapport de 1/5 que développe cette position (en D),le *le pignon entraineur avalant les dents de la roue entrainée. -REVENDICATIONS- : Ière : Dispositif complèté d'un réducteur corec teur , permettant de varier la vitesse d'un arbre sur un tour de ce lui-ci,et de ponctuer ee tour d'un temps mort; caractérisé par le fait qu'il comporte un système d'engrenages qui,pour réaliser la variation de la vitesse et la ponctuation du point mort résultant,ne reçoit aucune impultion extèrieure ayant une influence quelconque sur son fonctionnement, si ce n'est que d'un arbre moteur tournant une vitesse régulière -- 2ème : Dispositif selon la revendication I : caractérisé par le fait que le moyen destiné à entraîner la roue emmanchée sur l'arbre de sortie (I),est une manivelle dont le maneton comporte deux pignons l'un est engrèné à la roue, èvoluant circulairement autour de celleci. -- 3ème : Dispositif selon la revendication 2 : caractèrisé par le fait que le moyen destiné à faire varier la vitesse de cette roue,est une deuxième manivelle sous forme de crémaillère oscillant sur un axe à l'une de ses extrêmités, engrènée au deuxième pignon emmanché sur le maneton de la première manivelle. - 4ème : Dispositif selon les revendications 2 et3 ,caractèrisé par le fait que le moyen destiné à empêcher le dèsaccouplement de la cri maillère de son pignon,est une chappe oscillant sur le maneton de la première manivelle (arbre 4),équipée de deux galets de eame,roulant au dos de la crémaillère, obligeant celle-ci,dans un battement,à eui vre l'évolution planétaire des deux pignons satellites emmanchés sur l'arbre (4),autour de la roue entrainée. -- 5ème : Dispositif selon les revendications 2,3,4, caractérisé par le fait que la variation de vitesse de la roue entrainée,résulte de l'inversion du sens de rotation du pignon engréné à la crémaillère, chaque fois qu'il s1 éloigne ou s'approche du point d'oscillation de celle-ci. -- 6ème : Dispositif selon les revendications 4 et 5, caractèrisé par le fait que le point mort est obtenu par la position de la crémaillire dans son battement,de telle façon que les pignons emmanchés sur l'arbre (4), avalent en même temps les dents de la crémaillère et ce le de la roue entrainée,emmancnée sur l'arbre de sortie (I)