Brevet FR2489435A1 — publié le 19820305

La présente invention se rapporte à un régulateur- centrifuge qui engendre un mouvement rectiligne en fonction de la vitesse de rotation d'un arbre et qui comporte d'une part un corps de masse prédéterminée, entraîné par l'arbre et soumis à la force centrifuge, et d'autre part au moins un élément élastique qui agit sur ce corps en sens opposé à l'action de la force centrifuge et dont la propre action peut être surpassée par cette dernière. L'invention a pour objet un régulateur centrifuge, du type ci-dessus, qui est de construction simple et compac- te et qui comprend un minimum d'éléments susceptibles de dé- faillances. Dans une forme préférée de réalisation, le régu- lateur suivant l'invention permet un fonctionnement sans frot- tement. Le régulateur centrifuge suivant l'invention, qui comporte une masselotte excentrée pivotante entraînée en ro- tation par l'arbre et rappelée par un premier élément élasti- que dont la force est inférieure à la force centrifuge exer- cée sur la masselotte, est caractérisé en ce qu'il comprend une pièce support entraînée en rotation par l'arbre et portant le pivot excentré de la masselotte, cette dernière comportant une face inclinée dont la trajectoire passe par l'axe de rota- tion du support lorsquela masselotte pivote, le premier élé- ment élastique rappelant la masselotte vers l'axe de rotation du support. Un palpeur s'applique contre la face inclinée, sous l'action d'un deuxième élément élastique, et il se dépla- ce en fonction du pivotement de la masselotte, de manière à communiquer au dispositif à réguler un mouvement rectiligne qui dépend de la rotation de l'arbre. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description de sa forme de réalisation, non limitative, re- présentée sur les dessins annexés. La figure 1 est une vue de face d'une forme de réa- lisation du régulateur suivant l'invention; La figure 2 est une coupe développée, suivant la ligne II-II de la figure 1' La figure 3 est une coupe axiale d'un ventilateur équipé du régulateur de la figure 1, et la figure 4 est une coupe axiale, à plus grande échelle,- de la partie arrière du ventilateur de la figure 3, illustrant dans la moi- tié supérieure la position de repos et dans la mQitié inférieure la moitié inférieure la position active du 2 2489435 régulateur. Les figures 1 et 2 représentent un régulateur cen- trifuge 50, conforme à la présente invention, qui comprend une pièce support 51 en forme de cuvette, avec un fond circu- laire plan 51b, une paroi latérale droite 51a et un moyeu central 51c (figure 4) pour sa fixation sur un arbre tournant 13a'. Une masselotte 53 est montée de façon pivotante sur un axe 52, placé en un point excentiré sur le fond 51b. Un premier élément élastique, constitué. par un ressort 54 en épingle à cheveux dont une branche s'appuie contre la paroi latérale ia et dont l'autre branche s'applique contre un ergot 54a en saillie sur la masselotte 53, pousse cette dernière cons- tamment vers la droite sur la figure 1, jusqu'à ce qu'elle soit arrêtée par une butée 55. Dans la forme de réalisation représentée, la masse- lotte 53 comporte deux bras, à savoir un premier bras 53a monté sur le pivot-52 et un deuxième bras 53b fixé au premier dans une direction transversale à celui-ci. Le profil du deuxième bras 53b est illustré par la figure 2. Entre un premier bord extérieur 53b' et une arête intérieure 53b", -l'épaisseur du bras 53b augmente pro- gressivement, de façon à former une rampe inclinée r. Par contre, entre l'arête intérieure 53b" et un deuxième bord extérieur 5-3b"', l'épaisseur ne varie pas et conserve sa valeur maximale, de façon à former une partie non inclinée q. La masselotte 53 définit un corps soumis à la force cen- trifuge, la matière située sous la partie non inclinée q ayant une masse d'inertie convenablement dimensionnée. Une- masse d'équilibrage 56 est prévue sur le support 51, pour compenser les efforts dynamiques en fonctionnement. Il est entendu que la masselotte, au lieu de comporter deux bras disposés transversalement l'un par rapport à l'autre, peut présenter toute autre forme appropriée, par exemple une for- me de segment circulaire avec un centre en 52. Le régulateur fonctionne comme suit. Au repos, le premier élément élastique 54 repousse la masselotte 53 dans la position représentée en trait continu sur la figure 1 et qui est définie par la butée 55. Un dispositif suiveur ou palpeur, par exemple un nez 144a (figure 2), relié à un équi- pement qui doit être commandé en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre 13a', est constamment poussé vers la 3 2489435 masselotte 53 par un deuxième élément élastique, par'exemple un ressort hélicoïdal 40 (figures 3 et 4). Le-premier élément élastique 54 est.conçu de manière à pouvoir Vaincre le deuxième élément élastique et donc compri- mer le ressort hélicoïdal 40, comme représenté en 40' dans la moitié infé- rieure de la fi ure 4. Lorsque l'arbre 13a' commence à tourner, la force centrifuge tend à appliquer la masselotte 53 contre la paroi latérale 5ia qui sert de butée, puisque la tige d'arrêt 55 définit une position de repos de la masselotte 53 telle que la plus grande partie de sa masse, et en particulier une grande partie de la masse sous la face non inclinée q, se trouve du côté opposé de la tige d'arrêt 55 par rapport à l'axe de rotation S du support 51. Le nez de palpage 144a, poussé par le ressort héli- coîdal 40, glisse vers le bas le long de la rampe inclinée r jusqu'à ce que ce mouvement soit arrêté par une butée 45, comme représenté dans la moitié supérieure de la figure 4. La masselotte 53 du régulateur 50 se trouve alors dans la position représentée en pointillé sur la figure 1, puisque la force du ressort 54 en épingle à cheveux a été vaincue par la force centrifuge. Juste avant que l'extrémité infé- rieure de la rampe r arrive en face du nez 144a, le disposi- tif suiveur 44a (figures 3 et 4) est toutefoiszarrêté par la butée 45, de sorte qu'un petit intervalle d est laissé entre l'extrêmité du nez 144aet la partie la plus basse de la rampe r lorsque la masselotte 53 termine son déplacement vers la paroi latérale Sa faisant butée. Lorsque l'arbre 13a' s'arrête, le dispositif re- prend sa position de repos, sous l'action du premier élé- ment élastique 54. L'effet du ressort 54 en épingle à che- veux est plus fort que celui du ressort hélicoïdal 40, mais plus faible que l'effet combiné de ce ressort hélicoïdal et de la force centrifuge engendrée par la masselotte 53. Il est clair-que la tige d'arrêt 45 n'est pas abso- lument obligatoire et que la pièce support 51 peut présenter également d'autres formes de réalisation au lieu d'une forme en cuvette. Par exemple, elle peut être constituée par un bras de manivelle, puisqu'il est seulement nécessaire que le point de pivotement de la masselotte 53 soit excentré par rapport à l'arbre 13a' et à l'axe de rotation S. On conçoit que le mouvement rectiligne communiqué par le régulateur à l'élément suiveur 144a peut être utilisé pour commander n'importe quel dispositif dans lequel un certain paramètre doit dépendre d'une vitesse de rotation inhérente à l'arbre 13a' ou qui est communiquée à ce der- nier. Les figures 3 et 4 illustrent, à titre d'exemple, l'utilisation du régulateur suivant l'invention dans un ventilateur. D'une manière générale, un tel ventilateur comprend deux enveloppes concentriques 11, 12,définissant un passage d'air ou canal A, une grille avant 15, une turbine 14, un moteur électrique 13 monté dans l'enveloppe intérieure 12 et un ensemble de volets ou ailettes de réglage 21. Suivant les figures 3 et 4, le ventilateur est également équipé d'un régulateur centrifuge 50 conforme à la présente invention, pour commander automatiquement l'ensemble des volets. Le moteur électrique 13 comporte un arbre de sortie 13a sur l'extrêmité avant duquel est montée la turbine 14, l'extrêmité arrière de l'arbre qui fait saillie hors du moteur définissant l'arbre 13a'. Dans le cas présent, le groupe de volets constitue le dispositif qui doit être commandé en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre 13a ou, plus précisément, en fonction du fait que cet arbre tourne ou qu'il est à l'arrêt. Dans le premier cas, les volets 21 se trouvent en position rabattue, représentée dans la moitié supérieure de la figure 4, ce qui permet la circulation de l'air dans le passage A (figure 3) entre les deux enveloppes 11, 12. Dans le dernier cas, les volets 21 se trouvent en position relevée, comme représenté dans la moitié inférieure de la figure 4, et ils obturent le passage A afin d'empêcher une chute éventuelle de température dans l'espace ventilé. Les volets 21 sont fixés de façon pivotante sur l'enveloppe intérieure 12 et sont en prise, par l'intermédiaire de prolongements disposés à l'intérieur de l'enveloppe 12, avec un organe d'entraînement 44 qui est monté coulissant sur un tube de guidage 30 et qui est constamment poussé dans le sens de la flèche Pl (figure 3) par le ressort hélicoîdal 40. L'extrémité gauche de l'organe d'entraînement 44, adjacente au moteur 13, es.t profilée en forme de nez 44a ayant une ex- trémité 144a et définissant l'élément palpeur qui coopère avec le régulateur centrifuge 50. La moitié inférieure de la figure 4 illustre la situation lorsque le moteur 13 est à l'arrêt et que l'ensem- ble du dispositif se trouve dans sa position initiale de repos. L'extrémité 144a du nez repose alors sur la rampe q et le ressort hélicoîdal 40 est comprimé dans son état 40'. Dès que le moteur 13 commence à tourner, la masselotte 53 du régulateur est entraînée sur le côté par la force centrifuge et l'extrémité 144a du nez glisse vers le bas de la rampe r, poussée par la détente du ressort hélicoldal 40 dans le sens de la flèche P1. Juste avant que la partie la plus basse de la rampe r arrive en face de l'extrémité 144a, l'organe d'en- traînement 44 est arrêté par une butée 45 mais la masselotte 53 poursuit encore un peu son mouvement latéral, jusqu'à ce qu'elle soit elle-même arrêtée par sa tige de butée 55, mais alors le contact physique entre l'extrémité 144a et la rampe r a déjà été interrompu. Par conséquent, il ne se produit au- cun frottement entre le régulateur et le palpeur associé, avec la perte d'énergie et l'usure résultantes, lorsque le moteur 13 est en fonctionnement. Toutefois, pour tenir compte des périodes de déplacement de l'extrémité 144a du nez sur la ram- pe r au démarrage et à l'arrêt, bien.que ces périodes soient très courtes, la matière de l'extrémité 144a peut âvantageuse- ment être moins dure que celle de la rampe r, et de préfé- rence autolubrifiante, et l'extrémité du nez peut être conçue de manière à être facilement remplaçable. Lorsque le moteur 13 s'arrête, le processus décrit ci-dessus se déroule bien entendu en sens inverse. D'une manière générale, la rampe inclinée r peut également avoir une pente inverse de celle qui est représentée, c'est-à-dire que le dêuxiè- me bras 53b peut être plus épais à son premier bord 53b'-et plus mince à l'arête intérieure 53b", la rampe q partant de cette arrête avec cette épaisseur minimale jusqu'au deuxième bord 53b"'. Pour cela, on peut uti- - liser un bras 53b qui est creux sous la rampe r et massif sous la rampe q et on choisit une épaisseur minimale suffisamment grande, de sorte que la répartition décrite plus haut de la masse par rapport à l'axe S, nécessaire pour l'effet centrifuge désiré, peut être facilement obtenue même dans ce cas. Toutefois, quelle que soit l'inclinaison de la rampe r, le trait mixte II-II sur la figure 1 représente toujours la trajectoire de la rampe r, ou plus exactement d'un point déterminé sur cette rampe, cette trajectoire étant située dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation S. Le résultat obtenu-avec une rampe r inclinée en sens inverse est un mouvement axial de commande en sens inverse de celui qui a été décrit précédemment. Un tel mouvement inverse peut être avantageux, par exemple pour la commande de dispositifs de volets de ventilateurs autres que celui qui est décrit plus haut, car il est entendu que, même dans le domaine particulier de la régulation de ventila- teur, la présente invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite à titre d'exemple. Enfin, il faut noter également que l'organe à com- mander n'est pas nécessairement coaxial au régulateur centri- fuge, puisque l'arbre 13a' peut être un arbre auxiliaire au- quel la quantité de rotation d'entrée est transmise à partir d'une autre source. De même, -la quantité de mouvement recti- ligne de sortie du palpeur peut être facilement transférée à un autre organe par des moyens mécaniques ou électriques ap- propriés, le point essentiel étant que le palpeur ne tourne pas et se trouve donc facilement disponible pour la sortie du mouvement de commande qui lui est communiqué. On constate également que la masselotte 53 est pra- tiquement la seule partie mobile du régulateur centrifuge proprement dit et que seul le pivot sur lequel est montée la masselotte est susceptible d'usure. REVENDICATIONS 1. Régulateur centrifuge, engendrant un mouve- ment rectiligne de commande en:fonction de la vitesse de ro- tation d'un arbre (13a'), qui comprend un corps centrifuge ou masselotte entraîné en rotation par l'arbre et un premier élément élastique (54) agissant sur la masselotte et détermi- né de façon à être vaincu par la force centrifuge exercée en rotation sur la masselotte, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce support (51) entraînée en rotation par l'arbre et portant, à une distance fixe prédéterminée de l'axe de rotatioi (S), un pivot (52) sur lequel est monté de façon pivotante une masselotte (53) constituant le corps centrifuge, la masse- lotte comportant une rampe inclinée (r) dont la trajectoire (II-II) passe au.voisinage--de l'axe de rotation (S) lorsque la masselotte pivote, le premier élément élastique étant mon- té sur la pièce support et conçu pour pousser constamment la masselotte vers l'axe de rotation, un élément palpeur (44a, 144a) étant disposé de manière à s'appliquer contre la rampe inclinée, au moins dans la position initiale de la masselotte, et à être déplacé par cette rampe en fonction du pivotement de la masselotte, cet-élément palpeur étant constamment pres- sé par un deuxième élément élastique (40) vers la masselotte et étant accouplé à un dispositif à réguler en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre. 2. Régulateur suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que deux butées d'extrémité (51a,55) sont prévues pour limiter le mouvement de pivotement de la masselotte. 3. Régulateur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pièce support est définie par une plaque de fond (51b) et un bord latéral périphérique droit (51a). 4. Régulateur suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que, lorsque l'élé- ment palpeur se trouve au voisinage de la partie la plus bas- se de la rampe inclinée, une butée (45) est prévue pour ar- rêter et maintenir l'élément palpeur à une distance prédéter- minée (d) de ladite partie la plus basse, afin de supprimer le frottement entre la masselotte et l'élément palpeur. 5. Régulateur suivant l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé en ce que, dans sa po- sition de repos., la partie la plus haute de la rampe inclinée se trouve au voisinage de l'axe de rotation. -6. Régulateur suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'une des butées est définie par la paroi latérale et en ce que le premier élément élastique est constitué par un ressort en épingle à cheveux monté sur le- pivot, une branche du ressort s'appuyant contre la paroi latérale et l'autre branche agissant surrila masselotte. 7. Régulateur suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que la masselotte comporte une rampe non inclinée (q) adjacente à la rampe in- clinée. 8. Régulateur suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes, utilisé pour la commande d'un--ventila- teur qui comprend un moteur d'entraînement (13) et qui est conçu pour déplacer-un fluide dans un passage (A), caractérisé en ce que l'élément palpeur est relié à un organe (21) pour la fermeture temporaire de ce passage. 9. Régulateur suivant la revendication 8, utili- sé dans un ventilateur dont les moyens de fermeture compren- nent une pluralité de volets pivotants commandés par un orga- ne d'entraînement (44) constamment rappelé par des moyens élastiques (40), caractérisé en ce que la pièce support est montée sur un arbre de sortie du moteur d'entraînement, en ce que l'élément palpeur est relié à l'organe d'entraînement, et en ce que le deuxième élément élastique est constitué par lesdits moyens élastiques de rappel de l'organe d'entraînement. 10. Régulateur suivant la revendication 9, carac- té-risé en ce que l'élément palpeur est constitué par une par- tie terminale de l'organe d'entraînement tournée vers le mo- teur d'entraînement.