Brevet FR2551824A1 — publié le 19850315

Transmission mécanique flexible de mouvement linéaire notamment pour aspirateur portatif d'échantîllonage de l'air respiré,- la présente invention concerne un organe de transmission mécanique flexible destiné par exemple à un petit aspirateur. Dans certaines conditions, il est nécessaire de transmettre un mouvement linéaire à partir#d > un dispositif d'entraînement tel qu'un moteur électrique. Fréquem ment, il est nécessaire de transmettre à la fois une force de contraction et une force de compression si le mouvement doit s'effectuer dans deux directions. En outre, il peut être désirable que la trans mission soit de type flexible ou s'effectue avec un coude ou un joint. Un exemple concret dans lequel un dispositif de ce genre est utilisé est fourni par des aspirateurs depetites dimensions. Un aspirateur consiste en un cylindre d'échantillonnage dans lequel est monté, à joint étanche, un piston déplaçable linéairement, mouvement par lequel de l'air est aspiré à l'intérieur et respectivement refoulé à pression, à travers une paroi capillaire, à l'extrémité du cylindre. En permettant au piston de se déplacer à une vitesse très lente, il est possible d'aspirer en continu de l'air, à partir de l'environnement, dans le cylindre au cours d'une période temps, par exemple quatre heures, auquel cas peuvent être obtenues des mesures quantitatives concernant la quantité d'un composé chimique déterminé qui a été inhalée par le porteur de l'aspirateur pendant une période de temps déterminée. Pour obtenir le mouvement uniforme linéaire, il est prévu un moteur qui entrain Pn rotation une tige filetée qui passe à travers unf console filetée qui, par la rotation est déplacée en va et vient. L'inconvénient de cette disposition réside en ce que l'appareil dans son ensemble atteint une longueur double de celle de la course du piston. En vue de faciliter le port d'un tel aspirateur sur la personne, il est souhaitable de la rendre plus court, de telle sorte qu'il se place à l'intérieur d'une poche extérieure du vêtement du porteur. Un tel aspirateur est connu et décrit d#s le brevet suédois NO 411 147 (correspondant au brevet U.S. 4 281 545). Le mouvement linéaire est transmis au moyen d'un cible qui est enroulé lentement sur un tambour disposé sur le c8té du cylindre, qui passe sur une poulie dans le fond de l'aspirateur, puis vers le piston, lequel est tiré avec une vitesse prédéterminée vers le bas lorsque le câble est enroulé sur le tambour. Pour éviter le relåchement et le flottement du câble, et pour que le piston puisse être ramené dans sa position de départ en vue du prélèvement d'un nouvel échantillon, lorsque le cylindre d'échantillonnage rempli est remplacé par un nouveau, il est prévu un ressort de compression à action contraire. Cet instrument n'est que, d'une grandeur insignifiante, plus longue que la course de piston et par conséquent est d'une lQlme convenable. Un inconvénient de cette transmission réside cependant en ce que la puissance du ressor croit à mesure que le piston est déplacé vers le bas. Il en résulte une contrainte mécanique et en conséquence, une consommation d'énergie inutile qui épuise la batterie de l'appareil. En outre, il arrive que, lorsque la barre d'entratnsment est libérée pour ramener rapidement le piston en position, le piston ou l'accouplement du piston sont actionné s avec une force dt telle intensité que le piston qui est normalement constitué en verre, est endom magé. Cette puissance accrue du ressort a également pour effet de réduire la précision de la vitesse de déplacement du piston. Un but de la présente invention est, en conséquence, de réaliser un mécanisme alternatif pour entrainement linéaire à la fois en direction d'avancement et en direction de rétraction, mécanisme tel que ni une force de traction, ni une force de compression ne soit produite avec un ressort ou un organe comparable qui crée une pression statique. Un autre but de l'invention est de réaliser un mécanisme alternatif dans lequel l'agent de transmission du mouvement linéaire soit flexible et puisse être courbé au moins dans une direction. Dans ce but, l'invention a pour objet un dispositif pour la transmission d'un mouvement linéaire à partir d'un organe d'entraînement vers un objet tel qu'un piston coulissant dans un cylindre, au moyen d'un agent de transmission, caractérisé en ce que cet agent de transmission est un ressort hélicoidal, simple ou double, à spires rapprochées, non supporté, ayant relativement à la course du piston, un diamètre tel qu'il ne se courbe pas vers le côté sous l'effet des forces de compression utilisées, la compression préalable et le diamètre des spires de l'hélice étant tels qu'il ne soit pas étiré par les forces de traction utilisées. Un tel ressort hélicoïdal peut transmettre comme indiqué, une force de compression aussi bien qu'une force de traction. La grandeur de la force de compression maximale à transmettre dépend, d'une part, de la longueur libre entre les deux supports ou points de fixation, et, d'autre part, du diamètre extérieur de l'hélice. Une certaine relation entre la longueur libre, le diamètre et le matériau du fil de l'hélice permet une force de compression maximale déterminée. La force de traction qui peut autre transmise dépend du matériau et de la compression préalable de l'enroulement en hélice ainsi que du diamètre du fil. Conformément à l'invention, il peut également autre avantageux d'utiliser une hélice double, dont l'une entoure l'autre ou est appliquée sur son contour extérieur. Avant tout, cela donne la possibilité d'ur accroissement substantiel du pouvoir de traction par rapport au cas d'une hélice simple. Un exemple typique d'un dispositif auquel s'applique l'invention est celui d'un aspirateur dans lequel un piston, au cours d'une période de temps prédéterminée, est déplacé linéairement d'une extrémité à l'autre d'un cylindre entourant le piston. En utilisant la trans mission mécanique conforme à l'invention, dans cet espirater, on obtient une transmission simple, fiable et peu coûteuse, à partir du dispositif d'entraînement sur le piston. Le dispositif d'entrainement peut consister en un moteur à courant continu ou un moteur pas à pas. Comme agent de transmission conforme à l'invention, on utilise une hélice, montée entre le dispositif d'erîtrainement et l'objet à déplacer linéairement, laquelle est guidée en un ou plusieurs joints ou brides, par des rouleaux ou des surfaces de butée réalisés en un matériau à faible friction. Il est ainsi possible de réaliser la transmission avec une construction compacte et de faibles dimensions. Dans l'exemple choisi, il est, en outre, préférable que l'agent de transmission soit monté, par son extrémité à entraîner, dans un manchor coulissant qui est déplacé linéairement par le dispositif entralaneur. Lors d'une courbure de l'agent de transmission, par exemple de 180 degrés, autour d'un rayon choisi, l'objet sera déplacé linéairement vers le haut lorsque le coulisseau sera déplacé vers le bas, et vice-versa. En connectant le coulisseau qui se déplace sur un ou plusieurs guidage ou barres, par un accouplement qui peut être commandé par un levier d'actionnement, avec une vis, il est possible de libérer l'entraînement dans l'une des positions extrêmes ou en un point quelconque Il est alors préférable, conformément à l'invention, de prévoir, pour le levier d'actionnement une connexion, avec l'accouplement dans le c#ulisseau, telle qu'il puisse être utilisé pour déplacer manuellement le coulisseau linéairement et ainsi l'objet entraîné lui-même par l'intermédiaire de ltorgane de transmission. Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, le guidage de l'hélice prévu pour la courbure peut être pourvu d'une barre de guidage courbée avec surface à faible friction. Lorsque l'hélice est déplacée vers 11 avant ou vers l'arrière, elle se déplace par vissage ou dévissage sur cette barre de guidage courbe. Au lieu d'une telle barre, il est possible d'utiliser un tube dont le diamètre extérieur, comme le diamètre de la barre peut être légèrement inférieur au diamètre intérieur de l'hélice. L'avantage de l'utilisation d'un tel tube au lieu d'une tige réside en ce qu'il est possible d'enfiler un câble ou un fil électrique à travers le tube. D'autre part, l'avantage du guidage de l'hélice sur la surface intérieure réside en ce que le frottement est plus faible. Au lieu du manchon ou coulisseau déplacé linéairement, une autre solution consiste à fixer l'organe de transmission par son extrémité d'entraSnement et de l'enrouler sur un tambour entraîné en rotation par le dispositif entraineur. La surface extérieure de l'hélice doit être supportée par des rouleaux ou des surfaces antifriction. L'avantage de cette disposition est double. D'autre part, aucun espace libre n'est nécessaire pour une partie de l'hélice se déplaçant vers le haut avec l'objet se déplaçant vers le bas. D'autre part, lorsque l'hélice est enroulée sur le tambour, elle aura tendance à se dérouler d'elle-m#me. Cette force de déroulement est, en principe, indépendante du degré suivant lequel l'hélice est enroulée sur le tambour, en supposant la friction négligeable. Ainsi, il peut être souhaitable d'utiliser cette force de déroulement provenant de l'hélice, pour ramener 'objet en position de départ lorsque l'entrai- nement est supprimé. Dans certains cas, il peut être désirable que la transmission conforme à l'invention puisse transmettre une force de traction qui serait suffisamment grande nour étirer l'hélice et lui donner une déformation permanente. Jans ces cas, conformément à l'invention, un cibles fil ou une courroie de transmission est prévu, parallèle ment à l'hélice, entre le dispositif d'entraînement et l'objet, par exemple le piston. La force de traction est alors absorbée par ce cable ou analogue et la force de compression est transmise par l'hélice conformément à l'invention. D'autre manière, il est possible de prévoir un câble ou équivalent à l'intérieur de l'hélice en vue de produire la force de traction suffisante. Conformément à l'invention, il est en outre désirable de connecter l'objet à déplacer avec l'ag=G de transmission par l'intermédiaire d'un accouplement à limitation de force. Lotsqw tpour une raison quelconque, l'objet se trouvait bloque dans son déplacement, il serait immédiatement libéré de son engagement avec l'agent de transmission lorsque la force de traction s'accroi- trait au-delà du maximum prédéterminé. De cette manière, l'hélice ne serait pas soumise à une force de traction assez grande pour qu'elle puisse être déformée ou endommagée de manière permanente.Il peut, par conséquent, être souhaitable de prévoir un accouplement à limitation de force constitué comme un accouplement magnétique avec une force maximale prédéterminée afin que, pour une force de traction prédéterminée, l'objet soit libéré de son engagement avec l'agent de transmission. Pour permettre la constatation du fait qu'une telle libération se produit et/ou pour être apte à couper le courant entre le moteur et le dispositif entraîneur, il est prévu dans l'accouplement à limitationde puissance, un contacteur électrique à fonctionnement qui, dans un circuit de signalisation, délivre un signal électrique indiquant la libération de l'accouplement. Ce circuit de signalisation peut autre réalisé avec un fil d'acier électriquement isolé qui sert à la fois de circuit électrique et de transmetteur de force de traction. En outre, il est naturellement possible, suivant les techniques connues, de pourvoir des dispositifs de ce genre d 'interrupteurs limites ou analogues. La description ci-après se rapporte à des modes de réalisation de l'invention avec#références aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre un aspirateur miniature de poche avec transmission de puissance, conforme à la technologie connue - la figure 2 montre un dispositif pour la transmission d'un mouvement linéaire, conforme à la présente invention, applicable à un aspirateur de poche - la figure 3 montre un autre mode de réali- sation de l'invention, avec un guidage intérieur de 1 'hé- lice - la figure 4 montre une variante d'entraî- nement sous la forme d'un tambour d'enroulement - la figure 5 montre un exemple d'nom arenun1Pe ment à limitation de force avec un contacteur électrique. la figure 1 représente un aspirateur de poche de faible dimension avec transmission de puissance, conforme à la technique connue. Un moteur 12 entraîne, par l'intermédiaire d'un engrenage 11, 9, un tambour 8 sur lequel est monté un fil 6 ou une chaîne. Le fil 6 passe sur une poulie 7 et est fixé, par son extrémité, à un piston 4 qui se déplace linéairement dans un cylindre 2. Etant donné que le fil ne peut pas transmettre de forces de compression qui sont nécessaires pour compenser le poids du piston 4 et pour la ramener dans sa position supérieure, il est prévu un ressort de rappel 5. La force exercée par ce ressort 5 est la plus faible dans la position la plus haute du piston et la plus élevée dans sa position la plus basse.Avec de grandes courses de piston, cette différence entre force de ressort dans les positions extrêmes devient importante et perturbatrice. En outre, des mesures doivent être prévues pour réduire la force des impacts du piston contre le haut du cylindre lorsque l'accouplement 10 supprime l'entraînement du fil 6. La figure 2 représente un dispositif de transmission de mouvement linéaire conforme à la présente invention, dans son application à un aspirateur de poche de faibles dimensions. La force est transmise à partir d'un dispositif entraîneur 20, à un objet 21 monté dans un cylindre 22. Comme agent de transmission de force entre le dispositif entratneur20-?t l'objet constitué par un piston 21, il est prévu un enroulement hélicoïdal 23 à spires rapproevéest fixé par une extrémité à un manchon coulissant 27 deplaçable linéairement le long d'une barre 26. Ce coulisseau 27 est entraîné, par exemple, par une vis sans fin 28 qui est entraînée en rotation elle-même par un dispositif entraîneur 20, ou une courroie dentée (non représentée).Lorsque le dispositif entraîneur 20 entraîne en rotation la vis sans fin 28, le coulisseau 27 est déplacé vers le haut le long de la barre 26 (ou des barres). L'hélice 27 est alors tirée vers le haut par rapport à la gaine de guidage 29 et en même temps, à son autre extrémité, par rapport à la gaine 29, mais dans une autre direction, elle est rétractée à l'intérieur de la gaine de sorte que le piston 21 se déplace vers le bas. De l'air est alors aspiré dans la partie supérieure du cylindre 22 à travers l'ajutage 30. Lorsque le cylindre 26 est rempli avec cet air, l'ajutage 30 est fermé et le cylindre 22, avec son piston 21, est alors libéré par le fait que l'aimant 21 relâche son attraction d'adhérence contre la plaque de fer 32 qui est collée sur le piston 21. (voir également la figure 5) Un nouveau cylindre avec piston est inséré dans l'appareil. Un levier d'actionnement 33 est soulevé et tourné suffisamment loin pour qu'un accouplement (non représenté) prévu dans le coulisseau 27, soit relsschd et libère le coulisseau de son engagement avec la vis sans fin 28.Le coulisseau 27, avec l'enroulement hélicoïdal 23 fixé sur lui, peut, au moyen de ce levier dtactionnement 23, être poussé à la main vers le bas ae selle sorte que le piston 21, à son autre extrémité, est déplacé vers le haut jusqu'à sa position de départ au sommet du cylindre 22. Le guidage 29 peut être constitué comme une gaine avec surface intérieure à faible friction en polyamide ou tétrafluoréthylène par exemple ou en métal recouvert de cette couche aniifriction. Il peut également être prévu des rouleaux 34 pour#réduire le frottement de glissement. La figure 3 montre une autre forme de guidage pour 11 enroulement hélicoïdal 40. Dans ce cas, le guidage est réalisé sur la surface intérieure de l'enroulement, au moyen d'une tige de guidage 25, recourbée en forme de U, avec des branches de longeurs différentes sur laquelle l'hélice 40 est montée pour glisser. L'extrémité supérieure de la branche la plus longue de la tige recour- bée 25 est fixée au bottier rigide de l'aspirateur et sert de guide pour le manchon conducteur 37 lequel, en raison de la rotation de la vis sans fin 38 est déplacé vers le haut, ou bien est ramené vers le bas dans sa position de départ à l'aide d'un levier d'actionnement manuel (non représenté). La tige recourbée 25 pourrait être remplacée par un tube. La figure 4 montre une autre méthode pour tirer vers le bas l'hélice 43 et ainsi le piston 45. Le dispositif entraîneur est alors constitué par un tambour qui tourne autour d'un axe 44 et l'hélice est enroulée sur la surface extérieure de ce tambour. Un avantage de cette disposition réside en ces'elle ne nécessite pas de place pour des tiges de guidages et autres organes. Etant donné que l'agent de transmission mécanique conforme à l'invention n'est pas un élément rigide, non élastique, il est important, si la force de traction doit atteindre une certaine valeur, de prévoir un accouplement 31, 32 entre l'enroulement en hélice 23 et l'objet à entraîner 21 (figures 2 et 5). Cet accouplement est constitué de telle manière qutil soit relâché lorsque la force de traction dépasse une valeur de seuil prédéterminée. Cet accouplement 31, 32 limite la force et s'oppose à une déformation permanente de l'hélice d'enroulement. Un exemple de constitution d'un tel accouplement est représenté en figure 5. Une plaque de fer 32 est collée sur l'objet 21 auquel doit être transmis le mouvement linéaire Un aimant 31 dans lequel est fixée l'hélice 23, est attiré magnétiquement contre la plaque de fer 32. Lorsque la force de traction devient trop grande, l'aimant relâche sa prise d'engagement. Suivant un mode de réalisation de leinventio un ressort de contact 50 est monté dans un logement du corps d'aimant 31 et ce ressort est connecté à un fil électrique (non représenté). Lorsque l'aimant 3 est appliqué contre la plaque de fer 32, le circuit électrique est fermé entre le fil et hélice 23, à travers le ressort de contact 50, la plaque de fer 32 et l'aimant 31. Lorsque le circuit est coupé, c'est-à-dire lorsque l'accouplement 31, 32 est relâché, une indication en est donnée par un signal sonore ou lumineux et la puissance de l'appareil entrat- neur est débranchée. Enfin, dans le cas dans lequel des forces de traction plus grandes que celles que peut fournir l'hélice elle-même sont envisagées, il est préférable de prévoir, en complément de l'hélice, soit un fil de traction, soit une courroie crantée ou autre élément similaire d'absorption de la force. REVENDICATIONS 10) Transmission mécanique flexible de mouvement linéaire pour un objet (21) en utilisant un agent de transmission flexible (23, 40, 43) disposé pour transférer la puissance d'un dispositif entraîneur (20) à un objet (21), et présentant des possibilités de traction et de poussée, pour un déplacement en courbe ou rectiligne, transmission caractérisée en ce que l'agent de transmission (23, 30, 43) consiste en un ressort hélicoidal à spires rapprochées, ayant un diamètre d'enroulement et une grosseur de fil, en relation avec la longueur des portions rectilignes de déplacement, tels que, sans guidage intérieur ou extérieur, le long de ces portions rectilignes, il ne soit pas courbé latéralement par la force de compression qui lui est appliquée. 20) Transmission suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'hélice (23, 40, 43) présente une tension préalable et une grosseur de fil telles que l'enroulement ne soit pas étiré avec déformation permanente lorsque la force de traction se trouve accrue au cours d'un -fonctionnement normal. 30) Transmission suivant la revendication 2, caractérisée en ce que l'agent de transmission, sous la forme d'un enroulement en hélice à spires rapprochées (23, 40, 43) est guidée dans ses parcours en courbe, par des rouleaux (34) ou des guides (29, 35) prévus soit à l'intérieur soit à 11 extérieur de l'hélice. 40) Transmission suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le dispositif entraîneur consiste en un tambour (42) autour duquel l'hélice à spires rapprochées, est disposée pour être enroulée, autour duquel sont disposés des rouleaux ou guides avec surface à faible friction, le mouvement linéaire de l'objet entraîné (45) se produisant le long de la longueur transversale suivant laquelle l'hélice se déplace lorsqu'elle se déroule du tambour (42) avec les guidages appropriés. 50) Transmission suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'un câble ou un fil est disposé à l'intérieur de l'enroulement en hélice (23, 40, 43) et est fixé à chaque extrémité de L'hélice en vue d'augmenter sa capacité de transfert de forces de traction. 60) Transmission suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'agent de transmission de force est une hélice à double enroulement.