Brevet FR2547663A1 — publié le 19841221

Cette invention concerne un mécanisme de commande brusque pour dispositifs de commande programmés comme ceux utilisés en différents appareils électroménagerset plus spécialement un mécanisme de ce type ayant une sûreté de fonctionnement optimale. On sait que les dispositifs de commande programmés employés dans les appareils tels que machines à laver, lave-vaisselle, machines A sécher etc possèdent au moins un disque ou un tambour à came(s) qui sert d'élément support de programme et qui, par son avance pas à pas, commande séquentiellement une série de contacts, 10 sous forme d'interrupteurs oudecomnmutateurs,pour déclencher et arrêter les différentes phases de fonctionnement de la machine dans laquelle ils sont installés. Le déplacement du support de programme pour établir séquentiellement les différentes phases de travail de la machine 15 peut être produit de deux manières: par une commande lente ou par une commande brusque o chaque pas d'avance s'effectue à peu près instantanément La commande brusque, sur laquelle porte l'invention, offre une série d'avantages sur la commande lente, dont celui 20 explicité ci-après est particulièrement important. Avec une commande brusque, le mouvement pas à pas du support de programme peut être complètement indépendant du moteur qui sert a mouvoir le dispositif de commande puisque les dispositifs ayant des pas d'avance brusques sont presque toujours basés sur des 25 ressorts qui sont tendus lentement au moyen d'une came de tension commandée par ledit moteur et qui, d un moment donné, transfèrentd'un coup leur énergie, en se détendant, que le moteur tourne à ce moment ou non Cela signifie qu'il n'est pas nécessaire de prévoir des "contacts de pas" pour assurer l'alimentation dudit moteur pendant 30 l'exécution du mouvement correspondant à un pas En effet, pour des raisons fonctionnelles, de nombreux contacts doivent être prévus dans l'alimentation électrique du moteur, dont certains sont commandés par l'élément support de programme lui-même Normalement, plusieurs de ces contacts changent de position simultanément pendant les mêmes pas. 35 Au cas o un mécanisme de commande à mouvement lent est utilisé dans Les appareils, le contact appelé "contact de pas" doit être éliminé et le disque ou le tambour doit être fabriqué avec une précision bien plus grande que celle nécessaire avec une commande brusque. Un autre avantage des commandes brusques est que les contacts s'ouvrent et se ferment brusquement, sans que cela demande des mesures particulières, ce qui se traduit par des économies dans la fabrication et par une plus longue durée de vie. Encore un autre avantage est que le niveau de perturba10 tion r dioélectrique est très bas, du fait que les arcs électriques produits ate: changements de position des contacts sont plus brefs et du fait que les parasites dus aux coupures des différents contacts manoeuvras lors du même pas se produisent dans un intervalle de temps si court qu'ils sont considérés comme une seule perturbation d'après différentes réglementations internationales en vigueur, ce qui permet d'utiliser un filtre antiparasites beaucoup plus simple et économique sur la machine à laquelle le dispositif de commande programmé ese destine. En regard des nombreux avantages substantiels qu'offre 20 la commande brusque comparativement à la commande lente, la première présente cependant un inconvénient très important: il est plus difficile de contrôler le positionnement du dispositif support de progrcmme avec suffisanmnent de sûreté à la fin de chaque pas Cela est dfu au fait que la commande brusque doit accumuler suffisamment 25 d'énergie pour va Incre, lors des pas les plus durs, la résistance créée par plusieurs contacts électriques, un linguet ou un dispositif de positionnement équivalent et par d'autres éléments susceptibles de devoir être commandés, tels que des cames pour l'entraînement mécanique de dispositifs servant à la distribution d'eau aux différents 30 compartiments pour produits lessiviels, additifs et ainsi de suite, tandis qu'il suffit de vaincre la résistance du linguet de positionnement lors des pas les plus faciles, Comme les pas les plus durs doivent pouvoir être effectués avec suffisamment de sûreté, il se pose donc le problème qui consiste à éviter, lors des pas plus faciles que 35 le disque ou le tambour n'avance de plusieurs pas à la fois sous l'effet du surplus d'énergie emmagasiné dans le dispositif de commande et qui est transféré sous forme d'énergie cinétique à l'ensemble des pièces participant à l'exécution du mouvement correspondant à un pas, donc aussi à l'élément support de programme, qu'il faut immobiliser sur une course excédentaire qu'il s'agit de maintenir aussi faible que possible. Les techniques actuelles offrent plusieurs solutions à ce problème, notamment l'emploi de chaînes cinématiques à vitesse décroissante à mesure que l'exécution du pas progresse et qui déterminent un point à vitesse zéro à la fin du pas; l'emploi de dispositifs pas à pas dont le surplus d'énergie est transmis par choc et/ou pousséeà un élément, tel qu'un cliquet, un levier, et ainsi de suite, qui est destiné à infléchir le disque ou le tambour; l'emploi de dispositifs oscillants qui provoquent le blocage du dique ou du tambour à la fin de la course correspondant à un pas, pour libérer celui-ci un instant après afin de permettre normalement l'exécution de pas suivants, ou la manoeuvre manuelle du dispositif; de même que l'emploi de dispositifs qui contribuent à augmenter les couples résistants des pas les plus faciles, afin 20 de les rendre égaux aux pas les plus durs et d'obtenir ainsi un comportement uniforme du système lors de chaque pas. Il semble peu probable que ces différents moyens possibles puissent apporter une solution satisfaisante ou, du moins, un compromis acceptable à tous points de vue La demanderesse considère que les 25 solutions les plus efficaces sont celles o l'élément support de programme présente un niveau réduit d'énergie cinétique à la fin de la course correspondant à un pas A cet égard, on connaît un système de freinage, paraissant représenterune solution adéquate, par lequel la vitesse du mouvement d'avance d'une chaîne cinématique est réduite 30 au moyen d'un volant d'inertie pourvu d'une denture en prise avec le secteur denté d'un cliquet d'avance Ce cliquet est attaqué violemment et fléchi sous l'effet de la force vive du volant lorsque le pignon solidaire de celui-ci vient en prise avec le secteur denté du cliquet. Cette solution, acceptable du point de vue fonctionnel, implique toutefois une structure plus complexe, avec sa répercussion économique négative sur le coût du dispositif. Le but de l'invention est d'apporter un mécanisme de commande brusque assurant la sûreté de fonctionnement optimale dans le déplacement pas à pas de l'élément de support de programme et possédant une structure très simple Pour obtenir ce résultat, l'invention propose un mécanisme de commande brusque dont l'élément de commande proprement dit possède une forte intertie, sans que cela oblige à faire appel à des éléments de freinage supplémentaires, tels que le volant mentionné dans ce qui précède par exemple, de manière à obtenir une vitesse de commande réduite. La particularité essentielle du mécanisme selon l'invention est l'emploi d'un levier basculant, ou d'un élément basculant équivalent, qui possède une masse relativement importante dans une zone relativement éloignée de l'axe de basculement Le levier agit sur un cliquet par un point situé près de l'axe de basculement, 15 o le cliquet peut être articulé sur le levier par exemple Dans un tel mécanisme selon l'invention, le cliquet est animé de mouvements alternatifs de retour lent et d'avance brusque, auxquels participe également le levier, le cliquet faisant avancer pas à pas le disque ou le tambour par sa coopération avec une denture 20 à la périphérie du disque ou avec une roue à rochet solidaire du disque ou du tambour. Les mouvements alternatifs d'avance etde retour sont produits de façon connue à l'aide d'une came de tension commandée par le moteur dudispositif de commande, par l'intermédiaire d'une 25 transmission, et à l'aide d'un ressort qui, en se détendant, au moment o la came de tension atteint une position o le levier basculant est libéré, confère à ce levier et au cliquet d'avance un mouvement qui est ralenti par la masse d'intertie du levier et qui produit la rotation d'un pas du disque ou du tambour dans les 30 conditions désirées Un linguet chargé par ressort et coopérant également avec le support de programme, ou la roue à rochet solidaire de lui, contribue à la retenue et au positionnement convenable du support de programme à la fin de chaque pas mais aussi lors des réglages manuels pour la sélection des programmes de 35 travail. Pour une quantité donnée d'énergie disponible, la vitesse de déplacement du levier et par conséquent de l'ensemble du système, y compris le disque ou le tambour, dépend dans une forte mesure de la masse du levier et de la distribution de cette masse: plus son moment d'inertie est élevé, plus sa vitesse est faible puisque: E = 1/2 I W 2 o: E = énergie I = moment d'inertie du levier 10 et W = vitesse angulaire du levier. La disposition d'une masse relativement importante dans une zone éloignée du point de rotation contribue de façon considérable au fait que le moment d'inertie est élevé, suivant la formule: I = Em r o: m = masse ponctuelle r = distance entre la masse ponctuelle et le point de rotation, puisque le facteur r est au carré. Le fait que le cliquet faisantavancer le disque ou le 20 tambour est attaqué près du point de rotation ou de basculement du levier signifie que, pour une vitesse angulaire (w) donnée du levier, la vitesse linéaire (v) du cliquet est relativement petite puisque: V = W r o: r = la distance entre l'axe de rotation du levier et le point d'attaque du cliquet. Comme il ressort de ce qui précède, les forces résistantes dans les dispositifs de commande programmés sont détermin principalement par l'application prévue, c'est-à-dire par le nombre de 30 cames (disque, tambour) à commander par le mécanisme de commande, par la présence ou l'absence de cames d'entraînement mécanique supplémentaires, et ainsi de suite; elles sont déterminées également par la construction du dispositif, qui est fonction du système de contacts par l'utilisation d'un disque ou d'un tambour à came(s), par l'utilisation d'un mécanisme de commande à mouvement brusque ou à mouvement lent, etc, et, enfin, par la résistance opposée par le linguet ou autre élément de positionnement prévu. Dans le cas présent, qui concerne un mécanisme de commande brusque, un ressort à impulsion doit accumuler un certain surplus d'énergie, nécessaire pour garantir le fonctionnement convenable, outre l'énergie strictement nécessaire pour vaincre la résistance rencontrée lors du pas le plus dur Ce surplus d'énergie 10 est transmis sous la forme d'énergie cinétique aux pièces mobiles participant à-l'exécution du pas, ce qui leur confère une accélération supplémentaire Les pièces soumises à cette accélération sont le disque ou le tambour, le levier et les autres pièces mobiles, telles que le cliquet, le linguet de positionnement, les ressorts, 15 les contacts et ainsi de suite. Le bilan énergétique à la fin du pas pourrait donc être établi comme suit: EP = EC came + EC rest + EC lev. o EP = Surplus d'énergie au pas offrant le minimum de résistance; EC came = énergie cinétique du disque ou du tambour; EC lev = énergie cinétique du levier; EC rest = énergie cinétique du reste des pièces mobiles; EC came = 1/2 I came (V/R)2 25 EC lev = 1/2 I lev (V/r)2 2 2 2 EC rest = 1/2 (mlv 1 + 1 W +) 1/2 m v i 3 W 3 o: I came = moment d'inertie du disque ou du tambour à came(s); I lev = moment d'inertie du levier; 30 V = vitesse tangentielle à la périphérie du disque ou du tambour, qui est égale à la vitesse de déplacement linéaire du cliquet; et m = masse appliquée à lapériphérie du disque ou du tambour ayant une énergie égale à "EC rest ". 35 Comme: EP = EC came + EC lev + EC rest, on peut écrire: 2 v 22 EP = 1/2 I came (V/R) + 41/2 I lev (-) + 1/2 m V ce qui correspond à: 1/2 (I came/R + I lev /r + m)V o, pour la transformation du mouvement angulaire en un mouvement linéaire: I came/R = masse équivalente du disque ou du tambour; et I lev /r = masse équivalente du levier. Il ressort de la dernière équation que, pour une quanti10 té donnée du surplus d'énergie EP, la vitesse V diminue lorsque la somme I came/R + I lev /r + m augmente Dans cette équation, la valeur de la "masse équivalente" de la came (moment d'inertie du levier/distance entre le point de rotation et le point d'attaque du cliquet au carré) doit être petite, de sorte que la quantité mini15 male d'énergie possible soit accumulée pour une vitesse donnée, ce qui contribue à l'immobilisation, à condition que le mouvement correspondant au pas soit terminé D'un autre c Oté, la valeur de m dépend dans une forte mesure des caractéristiques de construction de l'appareil et ne laisse qu'une faible marge de fonctionnement, sauf 20 si des éléments supplémentaires permettant leur changement notable sont introduits. Le mécanisme décrit permet d'obtenir des valeurs relativement élevées de I lev /r en comparaison avec des mécanismes connus, ce qui réduit la vitesse de commande de I'ensemble à des niveaux qui permettent au dispositif de travailler de façon hautement satisfaisante si la condition suivante est satisfaite: I lev /r 2 130 grammes. En fin de course, l'énergie acquise par le levier est neutralisée par son impact contre une butée fixe. :1 O D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que de la figure unique du dessin annexé, qui est une représentation schématique d'une version très simple du mécanisme selon l'invention Il va de soi que le mécanisme représenté peut constituer seulement la base de solutions plus complexes comportant, par exemple, des systèmesde minutage pour obtenir des temps d'arrêt différents entre les différents pas, sans sortir du cadre de l'invention. Le dessin annexé montre en trait plein et en pointillé les deux positions extrêmes de plusieurs pièces du mécanisme. Le dessin montre à gauche une came de tension 1 qui est entraînée en rotation par un moteur par l'intermédiaire d'une transmission (non représentés) et qui agit sur un levier 2 en faisant basculer celui-ci autour d'un axe 3 Le levier 2 est ainsi amené de la positionentraitplein à la position en pointillé contre la force du ressort 4. Un cliquet d'avance 5 est articulé sur le levier 2 en 15 un point 6 situé près de l'axe de basculement 3. Il est à souligner toutefois qu'il n'est pas obligatoire que le cliquet 5 soit articulé directement sur le levier; il peut également être détaché du levier, à condition qu'il soit poussé par ce dernier pour le mouvement d'avance. no 20 Un ressort 7 maintient le cliquet 5 en prise avec la denture 8 d'une roue 9 qui est solidarisée en rotation avec le disque ou le tambour Il est possible aussi que la denture 8 soit prévue directement sur un bord du disque ou du tambour Lorsque la came de tension 1 atteint la position représentée en pointillé, o elle libère le levier 2, le ressort 4 repousse le levier brusquement à la position représentée en trait plein et fait en même temps avancer la roue dentée d'un pas par le cliquet 5, le pas correspondant à la distance entre deux dents consécutives. Comme déjà indiqué et comme le montre clairement le 30 dessin, le levier 2 est pourvu d'une masse importante dans sa zone 10 éloignée de l'axe de basculement 3, de sorte que l'accélération produite par le ressort à impulsion 4 est minimale, si bien que le cliquet 5 est animé d'unmouvement lent et sûr, lent par suite de la proximité du cliquet du point de basculement du levier et sûr par 35 suite de l'importantemasse d'inertie du levier. Un linguet 11, chargé par un ressort 12, contribue à la retenue et au positionnement de la roue 9 et/ou du disque ou du tambour à came(s), non représentés, à la fois à la fin de chaque pas et à la fin des réglages manuels pour la sélection des programmes de la machine. Une butée fixe 13 est prévue pour neutraliser la force vive du levier 2 à la fin de son mouvement pour l'avance du cliquet. Puisque le mécanisme proposé fait appel à un levier ou un autre élément rotatif ou basculant possédant un moment d'inertie 10 élevé, il va de soi qu'il est préférable, mais non pas obligatoire, d'employer des matériaux ayant une masse volumique élevée, tels que fer, laiton, plomb, zamac, et ainsi de suite,par exemple, afin que le levier puisse rester aussi petit que possible, ce qui est particulièrement important pour tenir compte du peu de place disponible 15 pour de tels dispositifs. L'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite et l'homme de l'art pourra y apporter diverses modifications, sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 Mécanisme de commande à mouvement brusque pour dispositifs de commande programmés, applicable en particulier à des dispositifs de commande comme ceux utilisés dans les machines à laver, lave-vaisselle, machinesà sécher et analogues, dans lequel un disque ou un tambour à came(s) commande séquentiellement des contacts par lesquels sont réglées les différentes phases de travail de la machine et dans lequel la commande est effectuée par une poussée instantanée sur la périphérie d'une roue dentée solidaire du disque ou du tambour, ou sur une denture prévue à la périphérie du disque ou du tambour, caractérisé en ce qu'une came commandée ( 1) à l'entrée du mécanisme, d'o est tirée la commande brusque ou à impulsions, agit sur un levier ( 2), ou un élément basculant ou tournant équivalent, qui possède une importante concentration de masse dans une zone ( 10) 15 éloignée de son axe de basculement ( 3), et que le levier ( 2), en un point ( 6) situé près de l'axe de rotation ( 3) du levier, attaque un cliquet ( 5) qui transmet et transforme le basculement du levier en un mouvement d'avance impulsionnel de la roue dentée ( 9) solidaire du disque ou du tambour et/ou du disque ou du tambour, le levier ( 2) 20 étant en un matériau à masse volumique élevée pour que ses dimensions soient aussi réduites que possible. 2 Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que la "masse équivalente" du levier ( 2) ou de l'autre élément basculant ou tournant (moment d'inertie du levier/distance entre l'axe de basculement ( 3) et le point d'attaque du cliquet ( 5) au carré) est égale ou supérieure à 130 grammes, de sorte que la concentration de masse que présente le levier ( 2) en un point ( 10) éloigné de son axe de basculement ( 3), de même que la proximité de cet axe de basculement du point d'attaque ( 6) du cliquet d'avance ( 5), détermine un moment d'inertie élevé, lequel détermine à son tour une vitesse angulaire réduite, un déplacement lent du cliquet d'avance ( 5) et l'application d'une quantité d'énergie considérable pour le déplacement de ce cliquet. 3 Mécanisme selon la revendication 2, caractérisé en 35 ce que l'action du cliquet d'avance ( 5) sur le disque ou le tambour est fonction d'un système de minutage, lequel peut faire partiedu dispositif de commande ou être prévu à l'extérieur de celui-ci. 4 Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le déplacement angulaire du levier ( 2), ou de l'élément basculant ou tournant équivalent, est limité par une butée fixe ( 13) qui dissipe le surplus d'énergie, le mouvement angulaire du levier étant produit par un ressort ( 4), lequel peut exercer une poussée ou une traction sur le levier et dont l'autre extrémité est attachée à un point fixe du dispositif 10 de commande programmé.