Brevet FR2483529A1 — publié le 19811204

La pressente invention concerne en général les moteurs dans lesquels un fluide fait effectuer une nutation à l'axe d'un instrument mené et en particulier un nouvel agencement des éléments d'un tel moteur, agencement destiné à améliorer son fonctionnement ainsi que le mouvement circulaire de l'extrémité de l'axe précité. les moteurs du type considéré comportent en général le logement d'un plateau annulaire ou couronne solidaire en son milieu d'une rotule sphérique capable d'oscil- ler angulairement er tous sens dans certaines limites De cette rotule part un axe ou une tige menée qui passe par son centre perpendiculairement an plan de la couronne.Cette dernière est fendue radialement d'un côté, et dans cette fente pénètre une cloison qui partage en deux une partie du logement. le fonctionnement du moteur est assuré par un fluide sous pression (par exemple de l'eau) qui pénètre dans le logement d'un coté de la cloison précitée, suit un trajet circulaire à l'intérieur du logement et en sort par un ori fice situé de l'autre coté de la cloison Un dispositif main-tient une orientation angulaire prédéterminée de l'axe de la couronne par rapport à celui du logement.Au cours de son trajet dans ce dernier, l'eau exerce une pression contre la couronne inclinée dont 1 'inclinaison change donc progres- sivement, ce qui a pour effet de faire décrire une révolu- tion à l'une des extrémités de la tige menée dont l'autre extrémité transmet un mouvement analogue à un instrumentO La présente invention concerne essentiellement un nouvel agencement de la couronne et de la cloison précitées, agencement grâce auquel ces deux éléments coopèrent de façon originale et avantageuse pendant le cycle de fonctionnement du moteur en faisant effectuer à la couronne un mouvement plus efficace et sans à-coups. Une caractéristique impor- tuante de la présente invention consiste à faire porter les bords d'une partie de la fente rayonnante de la couronne contre la cloison afin d'empêcher la première de pivoter ou de tourner si peu que ce soit. Les deux faces de la cloison sont incurvées dans la région où elles portent contre les bords de la fente. Àu cours d'un cycle de mutation, l'orientation angulaire de la couronne varie par rapport à la cloison.Elle est perpendiculaire à cette dernière lorsqu'elle est proche de son sommet ou de sa base et elle est oblique par rapport à elle lorsqutelle la contacte en son milieu. La largeur des intervalles compris entre les faces de la cloison et les bords de la fente de la couronne varie donc selon l'orientation angulaire de cette dernière. Dans le cadre de l'invention, on donne donc une forme concave aux faces opposées de la cloison de façon à la rendre plus épaisse en haut et en bas qu'eu son milieu, de façon que les bords de la fente de la couronne portent toujours contre la cloison, quelle que soit l'orientation de cette couronne. Pendant tout le cycle de nutation du moteur, la couronne et la cloison portent donc toujours l'une contre l'autre, de sorte que le moteur tourne librement, sans à-coups et avec un bon rendement Selon une autre caractéristique de la présente invention, la cloison à profil incurvé comporte deux éléments complémentaires. le logement du moteur est de préférence constitué par-l'assemblage de deux moitiés,-l'une- haute et l'autre basse, chacune d'elles étant avantageusement réalisée en matière plastique moulée et rigide. Chacune de ces moitiés forme à partir de sa surface intérieure un prolongement effilé à faces concaves de sorte que, lorsqu'elles sont assemblées, leurs deux prolongements coopèrent en formant la cloison interne à faces concaves du logement.Ces prolonge ment s peuvent comporter en leur milieu le premier une boutonnière et le second une nervure qui stemboîte dans la précédente lorsque les prolongements en question s'accouplent'pour former la cloison. Cet agencement assure un alignement précis des deux prolongements én question, tout en permettant une réalisation peu coûteuse du logement moulé. La présente invention concerne donc un moteur dans lequel un fluide fait effectuer une nutation à une tige menée et qui comprend le logement, comportant au moins deux moitiés complémentaires, d'un plateau à rotule capable d'osciller en tous sens et dont, au cours d'un cycle de nutation, llorien- tation angulaire est progressivement modifiée par le fluide r.o'-eur qui entre dans ce iogement et en sort par deux conduits séparés du haut en bas de ce dernier par une cloison qui pénètre dans une fente rayonnante du plateau en portant au moins partiellement contre les bords de cette fente9 ce moteur étant caractérisé en ce que les faces de la cloison sont concaves en face des bords de la fente de façon à porter contre eux pendant tout le cycle de nutation en assurant ainsi le fonctionnement sans à coups du moteur Selon une autre caractéristique de la présente invention, la ligne de contact des prolongements complémen taies des deux moitiés du logement du moteur a une forme telle qu'elle ngest pas dans le prolongement des bords de la fente du plateau là où ces bords portent contre la cloison. Cela réduit au minimum les perturbations qui pourraient intervenir si les bords de cette fente franchissaient cette ligne de contact pendant le cycle de fonctionnement du moiteur. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lequel la figure 1 représente une coupe d'un moteur selon l'invention la figure 2 est une coupe selon la ligne 2-2 de la figure 1 la figure 3, qui est une coupe selon la ligne 3-3 de la figure 2, montre le plateau et la cloison du moteur selon Sg%nPentisg la figure 4 est une coupe fragmentaire qui montre une variante de la cloison du moteur selon l'invention la figure 5 est une coupe selon la ligne 5-5 de la figure 4 la figure 6 est une coupe fragmentaire qui montre une autre variante de la cloison du moteur selon l'invention; et la figure 7 est une coupe selon la ligne 7-7 de la figure 6. le dessin en question, et notamment sa figure 1, représente un moteur 10 destiné à faire effectuer une nutation à une tige 23. L'enveloppe ou boîtier de ce moteur comprend une moitié supérieure 11 et une moitié inférieure 12 qui, de préférence constituées d'une matière plastique moulée, adhèrent l'une à l'autre le long de la ligne 13 qui les sépare en formant intérieurement une chambre 14 dont la paroi est en général une surface de révolution. L'origine du rayon de courbure de ses flancs incurvés 15 est indiquée par la référence 16 et située sur l'axe de révolution. Ses parois haute 17 et basse 18 ont une conformation conique et font I'une avec l'autre un angle d'environ 400 dont le plan bissecteur passe par le centre 16 perpendiculairement à l'axe de révolution. Chacune de ces parois 17 et 18 forme en son milieu un siège 19 ou 20 en forme de segment sphérique. Ces sièges 19, 20, qui se font face symétriquement par rapport au centre 16, contiennent une rotule 21 capable de s'y déplacer librement et angulaireme-t deLs tous les sens une fois les moitiés 31 et 12 do logement asss -mDlées l'une à l'autre. La rotule 21 est toutefois assez serrée contre ses sièges 19 et 20 pour empêcher autant que possible un fluide moteur (par exemple de l'eau) de la contourner. Conformément à la structure classique des moteurs du type considéré, la rotule 21 est entourée d'un plateau ou d'une couronne 22 qui en est solidaire et situé dans un plan qui partage la rotule en passant par son centre 16. Cette rotule 21 et cette couronne 22 constituent l'ensemble oscillant ou flottant du moteur. La conformation des parois 17 et 18 du logement, qui est en rapport avec l'épaisseur de la couronne 22, est telle que, lorsque cette dernière est inclinée autant qu'elles le permettent, ses faces supérieure et inférieure sont respectivement appliquées contre ces parois qu'elles longent. A La tige menée 23, qui est perpendiculaire à la couronne 22, passe par le point central 16, son extrémité intérieure mobile s'embotant dans une cavité annulaire conique 24 qui entoure une portée conique 25 rapportée et solidaire de la moitié supérieure 11 du logement.L'ensemble intérieur flottant 21, 22 du moteur est ainsi maintenu incliné quelle que soit l'orientation de sa couronne 22 le siège inférieur 20 est percé d'un trou conique 32 par lequel sort du moteur 10 la tige menée 23 qui fait effectuer une nutation à un instrument (non représenté) La chambre 14 contient une cloison 26 aub, reliant l'une à l'autre ses parois supérieure 17 et inférieure 18, passe par une fente rayonnante 27 de la couronne 22 åusqueà la rotule 21. En l'occurrence, un raccord tubulaire 28 débouche dans la chambre 14 Ce tube 28 contient une membrane centrale 29 qui, prolongeant la cloison 26 précitée, le-divise inté- rieurement en deux conduits 30 et 31 Ce raccord tubulaire 28 communique avec une source (non représentée) d'un fluide sous pression qui ne peut pénétrer par le conduit 30 dans la chambre 14 que d'un c8té de la cloison 26 C-e fluide moteur passe ensuite circulairement dans la chambre 14 de 1 autre coté de la cloison 26 pour sortir par l'autre conduit 31 du raccord 28. Lorsque le moteur 10 fonctionne, l'eau qui cir- cule ainsi dans la chambre 14 exerce une pression sur lsen- semble 21, 22 en modifiant progressivement son orientation par rapport à l'axe de cette chambre 9 ce qui fait effectuer à la tige menée 23 un mouvement orbiculaire, ses deux extré- mités decrivant chacune une circonférence.Si on le désire, on peut assujettir directement à cette tige ou à ce manche mené un instrument auquel il fait effectuer la nutation précitée, comme le décrit la demande de brevet des Etatsw Unis dlAmérique n 827 625. Dans un moteur classique du type considéré, au cours de chaque cycle de nutation d'un disque analogue à la couronne 22, ce dernier peut effectuer un petit déplacement radial a ont l'amplitude est égale à la moitié au plus grand intervalle qui sépare de la cloison les bords de la fente radiale du disque. Cet intervalle a la plus grande largeur lorsque le disque se trouve en haut ou en bas de la cloison. le déplacement radial précité du disque vient de ce que l'obliquité du disque par rapport à la cloison lorsque le premier croise la seconde en son milieussrétrécit pratique ment l'intervalle précité par rapport à ce qu'il est lorsque le disque est perpendiculaire à la cloison > comme c'est le cas lorsqu'il se trouve en haut ou en bas de cette dernière. La fente rayonnante du disque doit donc être assez large pour permettre le passage de la cloison lorsque le disque fait l'angle maximal avec cette dernière. L'équation suivante donne l'amplitude théorique du déplacement radial du disque lorsqu'vil est en haut et en bas de la cloison A = W-T, équation dans laquelle W = largeur de la fente 2 T = épaisseur de la cloison. En pratique, l'épaisseur T de la cloison peut être de 1,016 mm et le disque ou la couronne 22 peut faire par rapport à elle un angle maximal d'inclinaison de 200. Pour obtenir un fonctionnement correct, on doit donner à la fente une largeur de 1,183 mm, de sorte que le déplacement radial théorique de la couronne au cours d'un cycle de nutation est de 0,0835 mm. Si le moteur est plus-- gros, sa cloison ayant par exemple une épaisseur de 3,175 mm, il faut donner à la fente de la couronne ou du disque une largeur de 3,48 mm, ce qui autorise un déplacement radial théorique de 0,1528 mm. Dans ces conditions, si le moteur considéra tourne très vitei le déplacement radial de son ensemble flottant 21, 22 peut etre assez grand pour engendrer de trop fortes vibrations ainsi que d'autres inconvénients relatifs au fonctionnement du moteur. La présente invention consiste en premier lieu à empêcher le plateau ou la couronne 22 de se déplacer radialement en donnant à sa fente rayonnante 27 ainsi qu'à la cloison 26 des conformations complémentaires qui les font coopérer convenablement à cette fin pendant tout le mouvement cyclique de l'ensemble 21, 22. Comme le montrent notamment les figures 2 et 3, les deux flancs ou bords de la fente 27 de la couronne 22 commencent par diverger en 34 de l'intérieur vers l'extérieur de part et d'autre de la cloison 26 dont ils sont alors séparés par des intervalles, puis ils se rapprochent l'un de l'autre en 33,35 dans la région médiane de la couronne 22 de façon à rétrécir la fente 27 trn cette région de la couronne et sa périphérie. Cette tartie 33, 35 des bords ou flancs de la fente 27 porte contre a cloison 26.Comme le montre bien la figure 3 3, lorsque ltorientation angulaire de l'ensemble flottant 21, 22 varie à l'intérieur de la chambre 14, sa couronne 22 prend par rapport à la cloison 26 des positions qui varient progressivement entre deux positions extrêmes indiquées respectivement par des pointillés 22a et 22 b9 en passant par la position oblique indiquée sur cette figure 3 par la référence 22 Comme on 19a précédemment indiqué, la largeur des intervalles compris entre la cloison et les parties 33, 35 des flancs de la fente 27 est moindre lorsque la couronne est orientée obliquement (référence 22) que lorsqu'elle occupe une des positions horizontales indiquées par les références 22a et 22 b Dans le cadre de la présente invention, on donne ex aees opposées dela cloison 26 une forme incurvée et concave qui la rend plus épaisse en haut et en bas que dans sa région médiane. Le rayon de courbure de ses faces est déterminé de manière à la rendre plus épaisse en haut, d'une quantité prédéterminée.Son épaisseur à tout niveau est approximativement égale au quotient de son épaisseur en son milieu par le cosinus de l'angle d'obliquité de la couronne 22 à ce niveau De cette façon, l'épaisseur progressivement croissante de la cloison 26 compense la largeur progressi- vement croissante des irtervalles qui la séparent des bords ou flancs 33 et 35 de la fente 27 Les parties 33, 35 des bords ou flancs de la fente 27 de la couronne 22 portent donc en permanence contre la la cloison 26, et cela quelle que soit l'orientation angulaire de l'ensemble flottant 21, 22 Ce contact constant entre la couronne 22 et la cloison 26 supprime tout déplacement radial de lDensemble flottant 21, 22 et assure le fonctionnement sans à-coups ni vibrations du moteur 10. Les figures 4 et 5 montrent une variante avanta gueuse 100 de la cloison d'un moteur du type considéré Cette cloison 100 comporte deux tronçons supérieur 101 et inférieur 102 solidaires respectivement des moitiés supérieure 103 et inférieure 106 du Boîtier du moteur. Ces deux tronçons s'amincissent à partir des moitiés au boîtier dont ils sont solidaires et font saillie dans une chambre 104 jusqu'à son axe de symétrie 112 où ils se raccordent l'un à l'autre.Le tronçon supérieur 101 forme intérieurement en son milieu une cavité transversale 105 dans laquelle stemboite un prolongement 107 du tronçon inférieur 102, Une fois assemblés, ces tronçons 101 et 102 forment la cloison 100 dont les faces opposées incurvées et concaves la rendent plus épaisse en haut et en bas qu'en son milieu.Cette structure en deux parties de la cloison 100 simplifie beaucoup sa fabrication, c'est-à-dire les opérations qui sont nécessaires pour donner à ses deux faces opposées la conformation incurvée souhaitable, car il est facile de mouler d'un seul tenant chacun des tronçons 101 et 102 en même temps que la moitié correspendante 103 ou 106 du bo~tier, et il est tout aussi facile de les aligner avec préc-sion lors de l'assemblage de ce soutier. Une autre flaractéristique de l'invention consiste en l'occurrence à profiler les paries qui s'emboîtent des tronçons 101 et 102 de façon à donner à leur ligne de contact 113 une conformation sinusoldale dans la région 114 de la cloison 100 où elle porte contre les bords de la fente de la couronne, comme le montre bien la figure 4. Cette ligne sinusoïdale 113 présente l'avantage de réduire au minimum les perturbations que peuvent provoquer de faibles défauts d'alignement entre les tronçons 101 et 102 de la cloison 1OOJ lorsque les bords de la fente de la couronne se déplacent dans la région 114 précitée. En l'occurrence, il est avantageux de former les orifices d'entrée 109 et de sortie 110 du fluide moteur dans la moitié inférieure 106 du logement et de les faire déboucher à la base de la chambre 104 qui communique ainsi avec un tube d'alimentation (non représenté). Une autre caractéristique de l'invention consiste à former des dépressions 111 dans les deux faces opposées de la cloison lC0, extérieurement à la région 114, et de faire communiquer ces dépressions avec des orifices 109 et 110 respectivement. Ces dé > -essions 111 assurent un meilleur écoulement du fluide moteur dans la cnambre 104. Les figures 6 et 7 montrer. une variante de cette structure en deux parties de la cloison En l'occurrence, ie tronçon supérieur 201 de le cloison 203 est un peu plus long que son tronçon inférieur 2028 hue sorte que leur ligne de séparation 205 se trouve sous lVaxe de symétrie 203 de la chambre 204. Le décalage de cette ligne 205 par rapport à cet axe 203 tend à réduire au minimum les turbulences entre la couronne mobile et la çloison du fait d'un défaut éventuel d'alignement des tronçons supérieur 201 et inférieur 202 de cette dernière, car la couronne de l'ensemble flottant n'est jamais dans l'alignement de la ligne 205. Il est aussi possible d'apporter d'autres modifications à cette ligne 205, par exemple de lui donner une conformation en dents de scie ou en creneaux9 afin de réduire au minimum les inconvénients résultant d'un défaut d'alignement. Le dispositif selon la présente invention constitue un moyen très efficace pour transmettre un mouvement orbiculaire d1un instrument. La conformation nouvelle et originale de la cloison permet de la faire porter en permanence contre la couronne de l'ensemble flottant pendant tout le cycle de fonctionnement du moteur en empêchant la seconde de se déplacer radialement de façon appréciable le fait de réaliser la cloison en deux partie-s simplifie sa fabrica tion en permettant d'incorporer chacune de ces parties à la moitié correspondante du boîtier du moteur, moitié dont elle constitue un prolongement. Cette opération peut évidemment astre exécutée au cours du moulage des différents éléments du moteur. Ltassemblage des deux moitiés du boîtier a pour effet d'accoupler leurs deux prolongements, qui forment ainsi la cloison à faces concaves. De plus, le meilleur fonctionne- ment du moteur selon l'invention permet de le faire fonctionner à fort régime sans vibrations ni usure excessive de ses composants. la présente invention constitue donc un perfectionnement très sensible des moteurs du type considéré et elle augmente leurs aptitudes. I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de I'invention. REVENDICATIONS I moteur dans lequel un fluide fait effectuer une nutation à une tige menée (23) et qui comprend le loge ment (14), comportant au moins deux moitiés complémentaires (11, 12), d'un plateau (22) à rotule (21) capable d'osciller en tous sens et dont, au cours d'un cycle de nutation, l'orientation angulaire est progressivement modifiée par le fluide moteur qui entre dans ce logement et en sort par deux conduits (30, 31) séparés du haut haut en bas de ce dernier (14) par une cloison (26) qui pénètre dans une fente rayonnante (27) du plateau (22) en portant au moins partiellement (en 33, 35) contre les bords de cette fente, ce moteur étant caracté risé en ce que les faces de la cloison (26) sont concaves en face des bords (33, 35) de la fente (27) de façon à porter contre eux pendant tout le cycle de nutation en assurant ainsi le fonctionnement sans à coups du mateur 2 Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cloison (100) est constituée de deux tronçons complémentaires supérieur (101) et inférieur (102) l'enveloppe du moteur (10) comprend au moins deux moitiés (103, 104) qui forment respectivement les parois internes supérieure et inférieure du logement (104) les tronçons supérieur (101) et inférieur (102) de la cloison (100) sont respectivement des prolongements effilés à flancs concaves de la moitié correspondante du altier (103 ou 104 9 et les profils respectifs de chacun des prolonge ments précités sont tels qu'après l'assemblage des tronçons supérieur (101) et inférieur (102) de la cloison (100) les faces opposées de cette dernière forment des surfaces conta ves ininterrompues du haut en bas de 17enveloppe du moteur (10). 3 Moteur selon la revendication 1, caractérisé su ce que lesdits prolongements complémentaires ou tronçons (101 et 102) de la cloison (100) sont en contact suivant une ligne (113) dont certaines parties au moins sont décalées par rapport à la fente rayonnante du plateau, et cela quelle que soit l'orientation angulaire d&commat; de ce plateau à rotule. 4. Moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite ligne de contact (113) n'est pas droite dans les régions où la cloison (100) est en contact avec les bords de la fente rayonnante de ce plateau. 5. Moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite ligne de contact (113) est sinusoïdale dans la région où la cloison (100) est en contact avec les bords de la fente rayonnante. 6 Moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un (201) des tronçons de la cloison (200) est plus long que l'autre (202), de sorte que leur ligne de contact (205) est décalée par rapport à l'axe de symétrie (203) de l'enveloppe du moteur (10). 7. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les conduits (109 et 110) par lesquels le fluide moteur entre dans le logement sont disposés de part et d'autre de la cloison (là0) et communiquent avec la chambre interne formée par l'enveloppe du moteur en traversant la base (lu6) de cette enveloppe, et les deux faces de la cloison (100) forment des dépressions (111) qui communiquent respectivement avec les conduits précites et facilitent ainsi l'entrée du fluide dans l'enveloppe du moteur ainsi que sa sortie de cette enveloppe. 8. Moteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les dépressions (111) sont éloignées de la région dans laquelle la cloison est en contact avec les bords de la fente rayonnante. 9. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rayon de courbure des faces concaves de la cloison est assez grand pour rendre la partie haute et la partie basse de cette dernière plus épaisses que sa partie médiane, cette différence d'épaisseur correspondant à l'augmentation de la largeur effective de la fente rayonnante du plateau, augmentation résultant du fait que l'orientation du plateau à rotule par rapport a' la clairon varie au cours d'un cycle de fonctionnement dü moteur. 10. Loteur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un des tronçons de la cloison forme longitudina lement une rainure centrale dans laquelle, lors de l'assem- blage de ces deux tronçons, viet s'emboîter une nervure centrale formée longitudinalement par l'autre de ces tronçons