Brevet FR2422085A1 — publié le 19791102

La présente invention est relative à un ensemble de transmission pouvant etre actionné alternativement soit par moteur, soit manuellement. Cet ensemble est conçu notamment pour etre incorporé dans un mécanisme de commande de soupape. Il est de pratique commune d'équiper certaines soupapes (par exemple celles utilisées dans les tuyauteries des usines de traitement chimique) de mécanismes de commande de soupapes actionnés par moteurs, habituellement commandés par des moteurs électriques. Toutefois, pour des raisons de sécurité, il est nécessaire que le mécanisme de commande de soupapes puisse etre actionné manuellement en cas de défaillance du moteur qui ltentraine normalement, comme c'est le cas, par exemple lors d'une panne du courant alimentant le moteur électrique.Les mécanismes de commande de soupapes connus antérieurement, capables d'etre commandés aussi bien par moteur que manuellement présentent l'inconvénient majeur que, si le courant alimentant la soupape est rétabli de manière inattendue après une apanne de courant et pendant qu'un opérateur est en train de tenter d'actionner la soupape manuellement, la partie du mécanisme de commande que tient l'opérateur risque de tourner rapidement, ce qui peut avoir de graves conséquences pour 1' opé- rateur. Cest pourquoi il est très souhaitable de pouvoir disposer d'un ensemble de transmission qui évite cet inconvénient. La présente invention a pour but de pourvoir à un tel ensemble de transmission, qui répond mieux aux nécessités de la pratique que les ensembles de transmission visant au meme but, antérieurement connus. Un ensemble de transmission conforme a la présente invention comprend un organe d'entrée d'énergie et un organe de sortie d'énergie reliés entre eux par un train d'engrenages épicyclotdal comprenant au moins un engrenage conducteur apte à tourner autour de son axe, une vis sans fin cannelée montée sur un arbre-moteur et maintenue de façon résiliente dans une position de référence de façon a résister à un mouvement axial tendant à l'éloigner de la position de référence, ladite vis sans fin engrenant avec des dents prévues sur la périphérie de l'engrenage conducteur, et un dispositif de détection apte a entrer en action lorsque la vis sans fin se déplace axialement sur l'arbre moteur d'une distance prédéterminée hors de sa position de référence, pour détecter ce mouvement. L'ensemble de transmission peut comprendre un moteur électrique relié fonctionnellement à l'organe d'entrée d'éner gie, le dispositif de détection comprenant un interrupteur électrique intercalé dans le circuit de commande du moteur électrique. La vis sans fin peut comprendre, à l'une de ses extrémités, un prolongement dans lequel est taillée une rainure périphérique, les moyens de détection comprenant un doigt qui s'engage dans ladite rainure. L'ensemble de transmission peut comprendre deux engrenages conducteurs rotatifs disposés coaxialement l'un par rapport à l'autre et comportant chacun un nombre de dents différent et un engrenage satellite se composant de deux engrenages coaxiaux fixés l'un à l'autre et disposés de façon à effectuer un mouvement orbital autour de l'engrenage conducteur, chaque engrenage satellite engrenant avec un engrenage conducteur correspondant, l'arbre d'entrée d'énergie étant couplé à l'engrenage satellite de façon à pouvoir communiquer à ce dernier ledit mouvement orbital, l'un des engrenages conducteurs étant en prise avec la vis sans fin, tandis que l'autre engrenage conducteur est relié à l'organe de sortie d'énergie. Des moyens élastiques peuvent etre prévus sur l'arbre moteur pour entourer celui-ci et s'appliquer contre au moins une extrémité de la vis sans fin, afin de solliciter la vis sans fin vers la position de référence. Les moyens élastiques peuvent etre disposés de façon à s'appliquer contre les deux extrémités de la vis sans fin pour agir en opposition afin de maintenir de manière élastique la vis sans fin dans sa position de référence. Les moyens élastiques peuvent etre constitués par au moins une pile de rondelles Belleville. L'organe de sortie énergie peut comporter un prolongement agencé pour servir de support à l'engrenage satellite et à l'engrenage conducteur en prise avec la vis sans fin, l'engrenage conducteur et l'engrenage satellite étant montés sur le prolongement de l'organe de sortie d'énergie par l'intermédiaire de moyens de paliers. L'organe d'entrée d'énergie peut comprendre un contrepoids disposé en ligne diamétrale avec l'axe de l'engrenage satellite et du côté opposé de l'axe de l'organe d'entrée d'énergie par rapport à l'axe de l'engrenage satellite. Les engrenages conducteurs peuvent etre réalisés tous les deux sous forme de bagues comportant des dents internes, l'engrenage conducteur qui est en prise avec la vis sans fin comportant en outre des dents externes en prise avec la vis sans fin, tandis que l'engrenage satellite est logé à l'intérieur des bagues et est en prise avec les dents internes et le contre-poids est, lui aussi, situé à l'intérieur des bagues pour occuper une partie de l'espace en forme de croissant délimité, d'une part, par la partie de la périphérie de l'engrenage satellite qui n'engrène pas avec les engrenages conducteurs et, d'autre part, par la partie de la périphérie des engrenages conducteurs qui n'engrène pas avec l'engrenage satellite. Le prolongement de l'organe de sortie d'énergie peut etre relié à un tableau de contrôle qui indique la position angulaire de l'organe de sortie d'énergie. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions qui ressortiront de la description qui va suivre. L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description qui va suivre, qui se réfère aux dessins annexés dans lesque Is - la figure 1 est une vue en coupe d'un ensemble de transmis sion conforme à l'invention et de son moteur associé - la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1, et - la figure 3 est une vue schématique de l'engrenage épicyclotdal de la figure t, vu selon la ligne 3-3 de la figure 1. Il doit etre bien entendu toutefois, que ces dessins et les parties descriptives correspondantes sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière uns limitation. L'ensemble de transmission représenté aux dessins annexés comprend un bottier (désigné dans son ensemble par la référence 1) se composant d'une partie supérieure et d'une partie inférieure 2 et 3 respectivement, qui sont réunies par des boulons (non représentés). A l'intérieur de la partie supérieure 2 du boftier, est fixé un moteur électrique 4 apte à faire tourner une roue dentée 5. Cette roue dentée 5 est en prise avec un pignon d'entrée 6 de l'ensemble de transmssion, le point de contact de ces deux éléments formant ainsi le point d'entrée de couple de l'ensemble de transmission. Le pignon d'entrée 6 peut tourner autour de l'axe d'un arbre 7 qui traverse une ouverture centrale prévue dans le pignon 6. Un manchon 8, qui entoure l'arbre 7, est maintenu en position par un épaulement 9 de celui-ci. Des roulements à billes sont prévus sur la surface radiale extérieure du manchon 8 et sur la surface radiale intérieure d'un élément formant contre-poids i O qui entoure le manchon 8. Une pluralité de billes 11, maintenues entre les roulements à billes du manchon 8 et du contre-poids 10, permettent à ce dernier de tourner par rapport à l'arbre 7 autour de l'axe de celui-ci, et, du fait que le pignon d'entrée 6 est fixé au contre-poidsl0 par un boulon 12, le pignon d'entrée 6 peut par conséquent tourner autour de l'axe de l'arbre 7. Le contre-poids 10 comprend trois parties, à savoir une partie annulaire 1QX qui est en butée contre le pignon 6 auquel elle est fixée, un contre-poids 10b en forme de croissant qui s'étend vers le bas à partir d'un côté de la partie annulaire lova, et une partie cylindrique creuse 10c qui s'étend, elle aussi, vers le bas à partir de la partie annulaire 1Oa toutes les trois parties sont solidaires entre elles. Le diamètre extérieur de la partie cylindrique 10lest décalé par rapport à l'axe de l'arbre 7 et un alésage cylindrique ménagé à l'intérieur de la partie cylindrique 10c est concentrique à l'arbre 7.Un palier à rouleaux 14 est logé dans l'alésage de la partie cylindrique i Oc, autour de la partie inférieure de l'arbre 7, permettant ainsi à la partie cylindrique loc de tourner librement autour de l'arbre 7. La surface radiale extérieure de la partie cylindrique i Oc comporte un roulement à billes, et une pluralité de billes 15 est maintenue entre ce roulement à billes et un autre roulement à billes prévu sur la surface radiale intérieure d'un engrenage satellite 16, lequel peut ainsi tourner librement autour de la partie cylindrique IOc. La surface radiale extérieure de l'engrenage satellite 16 comporte deux dentures de dents taillées droit, à savoir une denture supérieure 17 comprenant cinquante-six dents et une denture inférieure 18 comprenant cinquante-cinq dents. Comme on le voit particulièrement clairement à la figure 1, le diamètre primitif de la den ture supérieure 17 est légèrement supérieur à celui de la denture inférieure 18. Les dents de la denture supérieure 17 engrènent avec des dents taillées droit 19 prévues sur la surface radiale intérieure d'un élément annulaire 20 dont l'axe colncide avec celui de l'arbre 7 : comme on le voit sur la figure 3, du fait que le diamètre primitif des dents 17 est égal à environ 85 % du diamètre primitif des dents 19, huit dents environ de chaque denture sont toujours en prise avec l'autre denture. Cela permet de réduire les efforts s'exerçant sur les dents engrénées, permettant ainsi d'utiliser des dents droites plu tôt que des dents hélicosdales et permettant également d'utiliser des dents plus étroites que s'il n'y avait qu'une ou deux dents de chaque denture en prise avec l'autre denture. La denture inférieure 18 de l'engrenage satellite est en prise avec des dents portées par la surface radiale intérieure de l'engrenage conducteur 21 qui est centré sur l'arbre 7 dont il est solidaire. Le diamètre primitif des dents 18 est égal à environ 85 % du diamètre primitif des dents de l'engrenage conducteur 21, de sorte qu'il y a toujours huit dents environ de chaque denture en prise avec les dents de l'autre denture, ce qui permet d'obtenir les avantages indiqués ci-dessus à propos des dents 17 et 19. Du fait que l'sngrenage satellite 16 est situé sur le diamètre extérieur de la partie cylindrique 10, ce diamètre étant excentrique par rapport à l'axe central de l'arbre 7, l'engrenage satellite 16 est maintenu constamment en prise avec les dentures 19 et 21, lorsque le contre-poids porteur tourne autour de l'axe central. Sur sa face inférieure, l'engrenage conducteur 21 comporte un alésage axial 22 muni d'une clavette 23 de manière à coopérer avec un arbre clave té de manière correspondante (non représenté). On peut considérer le point où l'axe de l'arbre 7 entre dans l'alésage 22 comme le point de sortie de couple de l'ensemble de transmission. Ainsi que cela ressort plus particulièrement de la figure 2, un arbre 24 est monté de façon à pouvoir tourner dans un alésage 25 ménagé dans une bague 29 fixée à l'intérieur d'un alésage de la partie inférieure 3 du bottier 1, et dans un alésage 26 percé dans une bride 27 s'étendant vers l'intérieur à partir de la partie inférieure 3 du bottier 1, dont elle est solidaire. L'extrémité supérieure (à gauche de la figure 2) de l'arbre 24 dépasse du bottier 1 et comporte une manette 28, laquelle peut etre tournée à la main et est fixée au boitier par une cheville (non représentée). La bague 29 est rendue nonrotative par rapport au boîtier, à l'aide d'une vis de blocage 30 qui est vissée dans un alésage fileté de la bague 29, et qui vient pénétrer dans une rainure du boîtier 1. Une partie centrale de l'arbre 24 porte des cannelures 31 qui coopèrent avec des cannelures correspondantes 32 de la surface radiale intérieure d'une vis sans fin creuse, sensiblement cylindrique 33, Ainsi, lorsqu'on fait tourner l'arbre 24 à l'aide de la manette 28, la vis sans fin 33 sera entrainée en rotation en meme temps, mais elle peut encore se déplacer axialement par rapport à l'arbre 24. La vis sans fin 33 comporte sur sa surface radiale extérieure, deux brides 34 et 35 qui en sont solidaires et qui s'étendent radialement vers l'extérieur et une denture de vis sans fin 36 qui engrène avec des dents 37 portées par la surface radiale extérieure de l'élément annulaire 20.A la vis sans fin 33 sont en outre associés des moyens de décentrage sous la forme d'une paire de ressorts Belleville 38 et 39 (à éléments multiples) qui la sollicitent vers la position centrale prédéterminée représentée à la figure 2. Le ressort 38 est disposé entre la bride 34 de la vis sans fin 33 et la bague 29, tandis que le ressort 39 s 'étend entre la face d'extrémité axiale inférieure de la vis sans fin 33 et la bride 27 du boîtier 1. Une bride 40 s'étend d'un côté à l'autre de la partie inférieure 3 du boîtier i et un organe cylindrique 41 est monté à rotation dans l'alésage percé dans cette bride. Lt face d'extrémité axiale de l'organe cylindrique 1 prend appui sur une broche excentrique 42 qui pénetre dans la rainure comprise entre les brides 34 et 35 de la vis sans fin 33. Ainsi, lorsque la vis sans fin 33 se déplace axialement par rapport à l'arbre 24, les brides 34 et 35 déplacent la broche 42, ce qui fait tourner l'organe cylindrique 41. Une came (non représentée) est prévue sur l'organe cylindrique 41 et un microrupteur (non représenté) est disposé au voisinage de cette came. Un côté du microrupteur est relié à une source de courant et l'autre côté du microrupteur est connecté au moteur électrique 4.Les dispositions relatives de la came et du microrupteur sont telles que, lorsque la vis sans fin 33, la broche 42 et l'organe cylindrique 41 occupent leurs positions centrales représentées à la figure 2, la came n'actionne pas le microrupteur, en sorte que le moteur 4 peut, par conséquent, etre alimenté en courant, mais si la vis sans fin se déplace axialement au-delà de la distance prédéterminée dans un sens ou dans l'autre, par rapport à l'arbre 24, la rotation résultante de l'organe cylindrique 41 fait que la came ouvre le microrupteur, ce qui coupe l'alimentation en courant du moteur 4. L'ensemble de transmission représenté aux dessins annexés fonctionne comme suit : l'ensemble comporte un interrupteur de renversement de marche (non représenté) qui permet de renverser la marche du moteur électrique 4 afin de faire tourner la roue dentée 5 dans un sens ou dans l'autre. La rotation de la roue dentée 5 fait tourner le pignon d'entrée 6 avec lequel elle est en prise, et le contre-poids 10 tourne avec le pignon 6. Cette rotation du contre-poids 10 a pour effet de forcer les dents 17 de l'engrenage satellite 16 à rouler sur les dents internes 19 de l'élément annulaire 20. Les forces excentriques auxquelles donne naissance la rotation de l'engrenage satellite 16 sont compensées par la rotation du contrepoids lOb, qui se déplace dans l'espace prismatique en forme de croissant délimité par l'engrenage satellite 16, l'espace annulaire 20 et l'engrenage conducteur 21. La rotation résultante de l'engrenage satellite 16 fait que les dents 18 de celui-ci roulent sur les dents de l'engrenage conducteur 21. Grace à la légère différence dans le nombre des dents 17 et 18 et à la légère différence des diamètres primitifs internes entre l'élément annulaire 20 et l'engrenage conducteur 21, le roulement des dents 18 sur les dents de l'engrenage conducteur 21 a pour résultat que l'engrenage conducteur tourne beaucoup plus lentement que le pignon d'entrée 6, le rapport de démultiplication étant de l'ordre de 400:1. Un arbre monté dans l'alésage 22 de l'engrenage conducteur 21 tournera, bien entendu, avec ce dernier, et le rapport de démultiplication élevé de 11 ensemble de transmission permet d'appliquer un couple important à l'arbre monté dans l'alésage 22, meme si le moteur 4 ne peut fournir qu'un faible couple. L'ensemble de transmission se prete par conséquent très bien à l'usage dans un mécanisme de commande de soupape, où l'espace permettant l'installation du moteur peut autre limité et où il est nécessaire d'appliquer un couple important à la tige d'une soupape de grand diamètre. pendant le fonctionnement de l'ensemble de transmission décrit ci-dessus, l'élément annulaire 20 reste stationnaire ; ainsi, l'ensemble de transmission peut transmettre un couple de son point d'entrée de couple (le point de contact entre la roue dentée 5 et le pignon d'entrée 6) jusqu'à son point de sortie de couple situé dans l'alésage 22, pendant que son élément annulaire 20 demeure stationnaire. Si un arbre monté dans l'alésage 22 ne peut plus tourner (par exemple, parce qu'un élément de soupape qui lui est assujetti s'est coincé), l'engrenage conducteur 21 est immobilisé et si, dans ces conditions, le moteur 4 est actionné, provoquant ainsi le roulement de l'engrenage satellite 16 dans l'intérieur de l'élément annulaire 20, celui-ci sera entraîné en rotation.Cette rotation de l'élément annulaire 20 provoque le coulissement axial de la vis sans fin 33 le long de l'arbre 24, à l'encontre de l'action d'un des ressorts 38 et 39 (selon le sens de rotation imprimé par le moteur 4 à la roue dentée 5), provoquant ainsi le déplacement de la broche 42 et la rotation de 1' organe cylindrique 41. Cette rotation de l'organe cylindrique 41 ouvre ledit microrupteur, coupant ainsi le courant alimentant le moteur 4 pour empêcher l'endommagement de celui-ci. On conçoit aisément que l'on peut faire en sorte que la rotation de l'organe cylindrique 41 actionne un dispositif d'avertissement lorsqu'il y a une coupure du courant. S'il est nécessaire d'utiliser l'ensemble de transmission représenté aux dessins pour faire tourner un arbre monté dans l'alésage 22 lorsque le moteur 4 est à l'arret (par exemple, lors d'une panne de courant), un opérateur peut tourner la manette 28, ce qui fait tourner l'arbre 24. La vis sans fin 33 tourne avec l'arbre 24 et, gracie à l'engrènement du filet 36 de la vis sans fin avec les dents externes de l'élément annulaire 20, celui-ci tourne autour de son propre axe. Ceci provoque le roulement des dents 17 de l'engrenage satellite 16 sur les dents internes 19 de l'élément annulaire, après quoi l'engrènement des dents 18 de l'engrenage satellite 16 avec les dents de l'engrenage conducteur 21 provoque la rotation de celui-ci et de l'arbre monté dans l'alésage 22. On peut tourner la manette 28-dans un sens ou dans l'autre, et on peut faire tourner ainsi, dans un sens ou dans l'autre, l'arbre monté dans l'alésage 22. Si le moteur 4 recommence à fonctionner tout d'un coup pendant qu'un opérateur est en train de tourner la manette 28, il n'y a aucun danger pour celui-ci. Normalement, comme on l'a décrit ci-dessus, le fonctionnement du moteur 4 n'entraine pas la rotation de l'élément annulaire 20, et meme si cet élément annulaire tourne, il ne fait pas tourner l'arbre 24 mais sa rotation entraîne simplement un glissement axial de la vis sans fin 33 de long de l'arbre 24. L'ensemble de transmission décrit ci-dessus se prete particulièrement bien à l'actionnement d'une soupape, par exemple une vanne papillon, pour obturer une canalisation ou analogue. Lorsqu'on utilise l'ensemble dans un tel but, l'arbre relié à la vanne papillon est introduit dans l'alésage 22, c'est-à-dire au point de sortie de couple. La vanne papillon peut etre ensuite entraînée en rotation à l'aide de l'ensemble de transmission. il résulte de la description qui précède que, quels que soient les modes de réalisation et d'application adoptés, l'on obtient un ensemble de transmission à actionnement manuel ou par moteur qui présente par rapport aux ensembles de trans omission visant au meme but antérieurement connus, des avantages importants dont certains ont été mentionnés dans ce qui précède, et dont d'autres avantages ressortiront de lutilisa- tion dudit ensemble de transmission. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses-modes de réalisation et d'application qui viennent d1etre décrits de façon plus explicite ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention. REVENDICATIONS 1 - Ensemble de transmission comprenant un organe d'entrée d'énergie et un organe de sortie d'énergie reliés entre eux par un train d'engrenage épicycloîdal comprenant au moins un engrenage conducteur pouvant tourner autour de son axe, lequel ensemble de transmission est caractérisé en ce qu'une vis sans fin cannelée, montée sur un arbre moteur est maintenue de façon élastique dans une position de référence,de façon à résister à un mouvement axial tendant à l'éloigner de la position de référence, ladite vis sans fin engrenant avec des dents portées par la périphérie de l'engrenage conducteur et un dispositif de détection apte à entrer en action lorsque la vis sans fin se déplace axialement sur l'arbre moteur d'une distance prédéterminée à partir de sa position de référence, pour détecter ce mouvement. 2 - Ensemble de transmission selon la Revendication 1, caractérisé en ce qu'un moteur électrique est relié fonctionnellement à l'organe d'entrée d'énergie et en ce que le dispositif de détection comprend un interrupteur électrique intercalé dans le circuit de commande du moteur électrique. 30- Ensemble de transmission selon la Revendication 2, caractérisé en ce que la vis sans fin comporte, à l'une de ses extrémités, un prolongement dans lequel est taillée une rainure périphérique, et en ce que les moyens de 'détection comprennent un doigt qui s'engage dans la rainure. 40- Ensemble de transmission selon la Revendication 1, caractérisé en ce que le train d'engrenages comprend deux engrenages conducteurs rotatifs disposés coaxialement l'un par rapport à l'autre et comportant un nombre différent de dents et un engrenage satellite qui se compose de deux engrenages coaxiaux fixés l'un à l'autre et disposés de façon à effectuer un mouvement orbital autour de l'engrenage conducteur, chaque élément de l'engrenage satellite étant en prise avec un élément respectif de l'engrenage conducteur, en ce que l'arbre d'entrée d'énergie est relié à l'engrenage satellite de façon à lui communiquer ledit mouvement orbital, et en ce que 1' un des éléments de l'engrenage conducteur est en prise avec la vis sans fin, tandis que l'autre élément de l'engrenage conducteur est relié à l'organe de sortie d'énergie. 50- Ensemble de transmission selon la Revendication 1, caractérisé en ce que des moyens élastiques sont prévus sur l'arbre moteur pour entourer celui-ci et s'appliquer contre au moins une extrémité de la vis sans fin, afin de solliciter celleci vers la position de référence. 6 - Ensemble de transmission selon la Revendication 5, caractérisé en ce que les moyens élastiques exercent une pression sur les deux extrémités de la vis sans fin, de manière à agir en opposition pour maintenir de manière élastique la vis sans fin dans sa position de référence. 70- Ensemble de transmission selon la Revendication 5, caractérisé en ce que les moyens élastiques sont constitués par au moins une pile de rondelles Belleville. 8 - Ensemble de transmission selon la Revendication 4, caractérisé en ce qu'un prolongement de l'organe de sortie d'énergie sert de support à l'engrenage satellite et à l'élément de l'engrenage conducteur qui est en prise avec la vis sans fin, ledit élément de l'engrenage conducteur et l'engrenage satellite étant montés sur le prolongement de l'organe de sortie d'énergie par l'intermédiaire de paliers. 90- Ensemble de transmission selon la Revendication 4, caractérisé en ce qu'un contre-poids disposé en ligne diamétrale avec l'axe de l'engrenage satellite et du côté opposé de l'axe de l'organe d'entrée d'énergie par rapport à l'axe de l'engrenage satellite, est fixé à l'organe d'entrée d'énergie. 10 - Ensemble de transmission selon les Revendications 4 et 9, caractérisé en ce que les éléments de l'engrenage conducteur sont réalisés tous les deux sous forme de bagues comportant des dents internes, l'élément de l'engrenage conducteur qui est en prise avec la vis sans fin comportant également des dents externes en prise avec la vis sans fin, tandis que l'en- grenage satellite est disposé à l'intérieur des bagues et en prise avec les dents internes, et que le contre-poids est disposé, lui aussi, à l'intérieur des bagues pour occuper une partie de l'espace en forme de croissant délimité, d'une part, par la partie de la périphérie de l'engrenage satellite qui n'est pas en prise avec les éléments de l'engrenage conducteur et, d'autre part, par la partie de la périphérie des éléments de l'engrenage conducteur qui n'est pas en prise avec l'engrenage ge satellite. 11 - Ensemble de transmission selon la Revendication 8, caractérisé en ce que le prolongement de l'organe de sortie d'énergie est relié à un tableau de contrôle qui indique la position angulaire de l'organe de sortie d'énergie.