Brevet FR2486611A1 — publié le 19820115

La présente invention a trait au domaine des ensembles mécaniques de transmission et engrenages, destinés notamment aux accouplements. Elle concerne tout spécialement un dispositif mécanique à base d'engrenages, capable d'assurer la conversion immédiate d'un mouvement circulaire d'entrée en un mouvement de sortie de type alternatif pouvant être transformé en mouvement linéaire à vitesse constante ou non. I1 existe de nombreux cas, dans les domaines d'application les plus variés, où l'on doit mettre en oeuvre ou obtenir un mouvement mécanique alternatif pour faire fonctionner une machine ou partie d'appareillage ou encore un dispositif unitaire simple. Citons par exemple, à titre purement illustratif : les scies alternatives type sauteuses, les scies mécaniques d'atelier, les étaux-limeurs les essuies-glaces pour véhicules, les dispositifs de chargement et déchargement et déchargement de réacteurs, fours ou analogues, les systemes d'alimentation en produits plats (par exemple emballages, feuilles de papier ou plastique..)devant subir dmvers traitements,...etc. Pour obtenir de tels mouvements circulaires ou linéaires alternés on doit mettre en oeuvre soit des systemes mécaniques à combinaisons relativement complexes d'organes soit encore des moyens hydrauliques ou pneumatiques, comme par exemple des dispositifs à vérin dont le coût est élevé et qui nécessitent des réglages fréquents et précis pour obtenir une fiabilité correcte. L'invention vise à remédier à ces inconvénients et a notamment pour but d'apporter une solution simple, peu croûteuse et fiable à ce probleme technique de l'obtention d'un mouvement mecani- que de va-et-vient pour les organes ou pieces destinées à subir des rotations ou pivotements partiels ou encore des déplacements linéaires à alternance de sens. Pour résoudre ce probleme l'invention propose, dans sa définition la plus générale, un nouveau dispositif constitué par un systeme de base comprenant la combinaison de trois pignons au moins partiellement dentés de même modules, aptes à s'engrener les uns avec les autres, dont : a) un pignon d'attaque (ou moteur) entraîné en mouvement circulaire continu par moteur ou moyen équivalent et démuni de dents sur une partie au moins de sa périphérie : b) un pignon intercalaire, de même diamètre que le pignon d'attaque et également démuni de dents sur une partie au moins de sa périphérie ; c) un pignon fou (ou de sortie) totalement denté, entraîné alternativement dans un sens de rotation puis dans le sens opposé par chacune des zones dentées des pignons a) et b) ; le mouvement alternatif circulaire de ce pignon de sortie étant ensuite transformé en mouvement linéaire par tout moyen connu en soi. Conformément à un mode de réalisation, les parties non dentees-des deux pignons d'attaque et intercalaire, de même diametre, constituent un secteur circulaire continu. Par exemple, chaque pignon est muni de dents pleines, régulièrement espacées sur une zone périphérique donnée, de longueur développée prédéterminée, puis il est totalement édenté sur le reste de son pourtour. Dans tous les cas les parties dentées de chacun de ces deux pignons sont dans une alternance de position telle que l'entraînement du pignon fou précité (totalement denté) par le pignon dit moteur soit immédiatement suivi, sans décalage ni jeu, par l'entraînement en sens contraire de ce pignon fou au moyen du pignon intermédiaire.On obtient ainsi sur le pignon de sortie un mouvement circulaire alterné qu'il est alors~aisé de transformer en mouvement li néaire de va-et-vient par tout élément connu. Comme on le verra plus loin au cours de la description, le diamètre du pignon fou (ou de sortie) peut être le même que celui des deux autres pignons d'entrainement ou bien avoir des dimensions légèrement différentes notamment dans le cas où l'on désire que le mouvement linéaire alterné ne soit pas continu ou à vitesse constante mais réalisé avec saccades ou à-coups. Selon une variante, les parties non dentées du pignon d'attaque et du pignon intercalaire sont constituées par des secteurs circulaires discontinus, séparés par des parties dentées, et dont l'espacement peut varier sur la périphérie de chaque pignon. Par exemple l'un ou l'autre des pignons peut comporter une zone normalement dentée sur un petit secteur circulaire, puis une zone plus grande édentée suivie d'un second secteur totalement denté plus long que le premier..etc. Dans tous les cas les zones dentées de chaque pignon doivent hêtre décalées les unes par rapport aux autres de manière à entraîner alternativement le pignon de sortie (entierement denté) sans temps mort ou jeu entre les engrenages. En pratique, les pignons édentés peuvent être constitués par des roues pleines à dentures dont une partie de la largeur des dents a été supprimée sur une zone périphérique. Selon un mode préferentiel, on utilise pour chaque pignon précite deux roues pleines accolées dont l'une est munie d'une denture complète alors que sur l'autre une partie des dents est supprimée jusqu' un diamètre égal ou légèrement inférieur au diamètre de pied (fond des entre-dents). Par ailleurs, le pignon de sortie doit être muni d'un système de frein, comme par exemple un ressort hélicoidal monté sur son axe (ou tout autre moyen équivalent), afin de supprimer l'inertie propre du pignon à chaque alternance de rotation. L'invention sera mieux comprise par la description détail lée d'un exemple de réalisation par référence aux dessins annexés qui représentent schématiquement Figure 1 : une vue de dessus d'un système mécanique de base à 3 pignons selon l'invention ; Figure 2 : une coupe selon F selon la figure 1 illustrant une vue de face des pignons ; Figures 3 et 4 : des coupes selon S de la figure 1 montrant les phases de mouvement alternatif des pignons du sytème de base. Tel que représenté, un dispositif de base selon l'invention comprend un train de trois pignons qui, dans l'exemple, ont le me- me diamètre et sont conçus de façon à pouvoir engrener à tout moment les uns avec les autres. Selon la représentation, le module adopté était de M = 2,25 tmm) ce qui, pour un nombre de dents total de 22, correspond à un diamètre primitif DP de 49,5 (mm) selon la règle bien connue : DP = M X N. Toutefois, comme on le verra plus loin, ces valeurs peuvent varier l'exemple en cause n'étant donné qu'à titre purement illustratif. Le pignon 'précédemment, dénommé pignon-moteur est illusr tré à droite de la figure 2 par deux roues pleines I et 1' accolées et solidaires dont la seconde (1') ne comporte que neuf dents, les treize autres ayant été supprimées jusqu'à un diamètre sensiblement égal au diamètre de pied, correspondant au fond des entre-dents. Le pignon dit intercalaire, à gauche de la figure 2, est identique au précédent et constitué des roues pleines 2 et 2' dont la seconde 2' comporte neuf dents pleines seulement. Lespignons I' et 2' sont calés sur les pignons 1 et 2 de façon telle que les dents A,A' et B,B' (voir figures 3 et 4) attaquent le pignon fou 3 ou échappent à celui-ci, alternativement. Quant au pignon de sortie ou pignon fou 3, il comporte une denture complète composée de vingt-deux dents. I1 est muni d'un frein 4 destiné à éliminer son inertie propre à chaque changement de rotation. Dans l'exemple représenté,ce frein 4 est constitué par un ressort hélicoidal monté sur l'axe. Le fonctionnement du train de pignons de base selon l'invention est illustré sur les figures 3 et 4 et s'effectue comme me suit On donne un mouvement circulaire continu, par exemple par moteur ou tout autre moyen, au pignon (],1w) dans le sens de la flèche F1. La première dent pleine A du pignon 1' entraîne alors le pignon 3 dans le sens F2 (figure 3) et, simultanément, le pignon (2,2') est entraîné dans le sens de la flèche F3 par le mouvement du pignon 1'. Lorsque la neuvième dent pleine B du pignon 1' échappe, dahs sa rotation, le pignon de sortie 3 (voir figure 4), la dent B' du pignon 2' prend alors le reliai sur le pignon 3 et l'entraîne dans le sens F4 opposé au sens F2 précédent. Quand la dernière dent pleine A' du pignon 2' échappe au pignon 3, c'est alors le pignon 1' qui entre à nouveau en action par sa dent A en entraSnant le pignon 3 dans le même sens F2. Le cycle se reproduit et ainsi le pignon 3 se trouve animé d'un mouvement alternatif régulier à vitesse constante. Ce mouvement alternatif circulaire peut etre transformé en mouvement rectiligne alterné par l'intermédialre de dis- positifs bien connues tels que : crémaillère, courroie ou tout multipli- cateur ou réducteur approprié à l'utilisation envisagée. Bien entendu, un système tel que décrit ci-dessus représente un module de base auquel peuvent 8tre adaptés d'autres pignons ou modules de façon à constituer des satellites selon le type d'usage prévu. D'autre part, il est évidemment possible de fai- re varier les diamètres primitifs (DP) en fonction des modules (M) des pignons en suivant une loi d'homothétie pour le rapport des dents pleines sur le pignon 3 et des dents pleines/ /sur le pignons 1' et 2'. En parant de l'exemple précité on peut ainsi realiser des trains de base comportant 18 dents sur 1' et 2' et 44 dents sur 3, d'où un DP de 88 pour le module 2, de 110 pour M = 2,5 ; de 220 pour M = 5...etc. . 27 dents sur 1' et 2' pour 66 dents sur 3, d'où un DP de 132 pour M = 2 ; de 165 pour M = 2,5 ; de 330 pour M = 5...etc. ... 99 dents sur 1' et 2' pour 242 dents sur 3, d'où un DP de 484 pour M = 2 ; de 726 pour M = 3; de 1452 pour M = 6. etc. Bien entendu, toute forme de denture - autre que la denture droite illustrée - peut-etre utilisée pour les pignons de l'invention pourvu que les mouvements alternés du pignon de sortie 3 s'effectuent sans temps mort. En outre, divers perfectionnements et des variantes peuvent être apportes à la structure de base et au fonctionnement susvi- sés. Ainsi, le pignon de sortie 3 peut avoir un diamètre sensiblement différent de celui des pignons (1,1') et (2,2') par exemple en prévoyant sur ce pignon 3 une dent en plus ou en moins. On obtient ainsi un mouve ment final déphasé, à saccades, qui peut être mis à profit dans de nom breuses applications comme par exemple pour des rodoirs de soupapes ou divers dispositifs de polissage de surface.Par ailleurs, afin de sup primer tout jeu possible lors de l'attaque des dents (A,B) ou (A',B') sur la denture du pignon de sortie 3, on peut, comme cela est connu en soi, réaliser ce pignon sous la forme de deux pignons totalement dentés, ac colés l'un à l'autre et munis d'un système de rattrapage de jeu comme par exemple un système de deux fixations à ressorts, du type amortisseur, l'un des deux pignons accolés étant solidaire de l'arbre monté sur l'axe de (3) alors que l'autre est monté libre sur l'arbre. Les domaines d'application du nouveau dispositif de transmission selon l'invention sont extrêmement larges et variés. Ou tre les emplois visés dans le préambule de la présente description, on peut citer également, à titre illustratif : le remplacement des systèmes hydrauliques ou pneumatiques dans des enceintes très sollicitées, par exemple, à temperatures élevees ; les dispositifs alternatifs de radars ; les systèmes d'alimentation de presses, de manteaux-pilons. etc. REVENDICATIONS 1. Dispositif mécanique permettant de transformer un mouvement circulaire continu en un mouvement alternatif linéaire, carac térisé en ce qu'il est constitué par un système de base comprenant la combinaison de trois pignons au moins partiellement dentés de même mo dule, aptes as' s'engrener les uns avec les autres, dont : a) un pignon d'attaque ou moteur (1,1') entraîné en mouvement circulaire continu par moteur ou moyen équivalent et démuni de dents sur une partie au moins de sa périphérie , b) un pignon intercalaire (2,2'), de même diamètre que le pignon d'attaque et également démuni de dents sur une partie au moins de sa périphérie ; c) un pignon fou ou de sortie (3) totalement denté, entraîné alternativement dans un sens de rotation (F2) puis dans le sens opposé (F4) par chacune des zones dentées (A,B et A'B') des pignons a) et b) ; le mouvement alternatif circulaire de ce pignon de sortie étant ensuite transformé en mouvement linéaire par tout moyen connu en soi. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties non dentées du pignon d'attaque et du pignon intercalaire constituent un secteur circulaire continu, les zones dentées (AB et A'B') de chaque pignon étant décalées l'une par rapport à l'autre de façon telle que l'entraînement du pignon fou (3) par le pignon moteur (1,1') soit immédiatement suivi, sans décalage de temps, par l'entrainement en sens contraire dudit pignon fou (3) par le pignon intercalaire (2,2'). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le nombre de dents des pignons a) et b) est égal et impair alors que le nombre de dents du pignon c) correspond à un nombre pair. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit nombre impair est de neuf alors que ledit nombre pair est de vingt deux, dhacun des termes du rapport 9/22 pouvant en outre être multiplié par le même nombre entier compris entre deux et onze pour des modules de pignons allant de deux à six ; le mouvement alter- natif linéaire donné par le pignon fou c) étant alors à vitesse constante. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'on prévoit sur le pignon fou c) une dent en plus ou en moins, le mouvement alternatif linéaire de ce pignon étant alors déphasé ou à saccades. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties non dentées du pignon d'attaque et du pignon intercalaire correspondent à des secteurs circulaires discontinus, séparés par des parties dentées, les zones dentées de chaque pignon étant décalées les unes par rapport aux autres de~façontelle que l'entraînement du pignon fou par le pignon moteur soit immédiatement suivi, sans décalage de temps, par l'entraînement duditpignon fou par le pignon intercalaire. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le pignon fou (ou de sortie) est muni d'un frein (4) destiner à limiter son inertie. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les pignons d'attaque et intercalaire sont chacun constitués soit par un pignon dont une partie de la largeur des dents a été supprimée soit par deux pignons (1,1',2,2') accoles et solidaires dont l'un est partiellement édenté (1',2') sur sa périphérie. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que-ledit système debase est couple à d'autres systèmes analogues pour réaliser un ensemble satellite. 10. Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce que la transformation en mouvement alternatif linéaire du pignon de sortie est réalisé par l'un des moyens du groupe : crépaillère, courroie, ou tout secteur denté y compris multiplicateur ou réducteur de vitesse.