Brevet FR2551039A1 — publié le 19850301

La présente invention est relative à un dispositif permettant de maintenir constante la longueur du fil d'une débroussailleuse à fil, ou, plus généralement de provoquer le dévidage automatique d'un brin souple de longueur finie et consommable Ce brin 3 sort d'u carter tournant M dans lequel se logent une longueur de fil en réserve et le mécanisme de commande Ce brin souple peut avoir l'aspect d'un fil, d'un fil composite avec une âme, d'un cable, d'un ruban ou d'une chaîne Dans l'exposé suivant, nous prendrons l'exemple d'un fil. Les dispositifs actuels les plus couramment utilisés par les professionnels ou les particuliers nécessitent l'arrt de la machine tournante pour pouvoir dévi10 der une petite longueur d correspondant à la partie consommée du fil Il en résulte une perte de temps et la tentation de commettre des imprudences pour raccourcir cette phase improductive La présente invention supprime totalement cet inconvénient puisque le fil devenu trop court se dévide automatiquement Du point de vue de l'utilisateur, le fonctionnement est schématisé figures 1 et 2 Lorsque le 15 brin tournant 3 est ramené à la longueur minimum L par usure continue, ou à une longueur inférieure à L par usure brutale, le fil se dévide jusqu'à une longueur maximum L + d Comme indiqué figures 1 et 2, un mime carter tournant M entratné par un arbre moteur J peut comporter plusieurs fils commandés individuellement ou simultanément. Sur les figures 1 et 2, le brin 3 représente le fil dans sa position de sortie maximum Le brin 3 ' représente le fil en cours d'usure; pour ces brins 3 et 3 ', le mécanisme interne bloque le dévidage du fil Le brin 3 " représente lefil à la longueur L d'usure maximum et le mécanisme interne va autoriser le dévidage du fil. Le brin 3 "' représente un fil cassé accidentellement Le mécanisme interne va au25 toriser le dévidage du fil jusqu'à une longueur L * d maximnum Dsans la suite du texte et sur les figures 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 et 10, le brin consommable extérieur au bottier aura le repère 3. La présente invention consiste à détecter que le brin 3 consommable est devenu trop court lorsque la force centrifuge T qu'il subit est devenue trop faible La présente invention consiste à utiliser la force centrifuge T pour actionner un dispositif de blocage, et à utiliser une force centrifuge P agissant sur une masselotte A pour libérer ce dispositif Selon une caractéristique de la présente invention, la comparaison des effets des forces T et P, toutes deux centrifuges, ne dépend pas de la vitesse de rotation du bottier M En effet, le brin 3 et la masselotte A tournent à la même vitesse Cw et le terme W 2 s'élimine de la comparaison de T et P par leurs effets. La présente invention est caractérisée par le fait qu'une masselotte A, de masse MA et placée à l'intérieur du bottier M, subit deux forces antagonistes lors de la rotation: une force centrifuge F comme toute pièce en rotation; une force centripète R directement proportionnelle à la force centrifuge T que subit le brin 3. Cette masselotte A aura pour fonction d'autoriser ou d'interdire le dévidage du fil Cette fonction se traduit per exemple par le blocage (ou déblocage) en rotation d'une bobine B sur laquelle le fil est enroulé et fixé en extrémité La mas5 selotte A pourra s'engager dans des encoches aménagées dans un (ou plusieurs) flasque (s) de la bobine B. La force centripète R pourra 8 tre générée de deux façons distinctes eu simultanées. Premier cas: le parcours du fil à l'intérieur du bottier se fait ppr les 10 brins 1 et 2 Ces brins passent à l'extérieur de la masselotte A, A' ou Au, et du fait de la tension centrifuge T, provoquent une réaction oentripète R sur la pièce A. Les figures 3, 4 et 5 représentent des applications possibles de ce dispositif caractéristique de l'invention. Deuxième cas: la tension T qui tend à dévider la bobine B lui applique un 15 couple de rotation CR Ce couple OR applique à la masselotte A"' une force Fo perpendiculaire à l'encoche Cette force Fc se décompose en une force tangentielle et une force radiale centripète R' qui caractérise l'invention en ce qu'elle s'oppose à la force centrifuge F que subit la masselotte A"', figures 9, 10, 15 Ce dispositif suppose que la masselotte soit guidée dans une gorge prévue dans un au moins des 20 flasques de la bobine B Cette gorge ramèene la masselotte Ant au fond de l'encoche après dévidage d'une longueur de fil d Cette gorgepeut #tre placée sur la face interne ou externe de l'un au moins des flasques de la bobine B On peut combiner les deux cas ci-dessus décrits de deux façons: Première combinaison: les forces R, fig 3 ou 4 ou 5, et R' fig 9 sont 25 toutes deux centripètes et la force F doit vaincre la somme géométrique des forces R + R' On remarque que la résultante géométrique R augmente lorsque le stock de fil diminue car l'angle des brins 1 et 2 se referme Inversement, le couple CR et donc la force R' diminuent avec le stock de fil qui constitue le bras de levier de OR. Deuxième combinaison: les forces R et R' peuvent 4 tre opposées pour fcili30 ter le travail de la force F et permettre la mise en oeuvre d'une masselotte de masse moins conséquente. Dans le cas oh le fil agit directement sur la masselotte A par l'intermédiaire des brins 1 et 2 -fig 3 ou 4 ou 5-, les phases de fonctionnement sont les suivantes: Phase 1 la longueur du brin 3 est supérieure à L, on a l'inégalité R> F et la 35 pièce A bloque le fil par l'intermédiaire des flasques de la bobine B à laquelle il est fixé. Phase 2 la longueur du brin 3 est inférieure à L, on a l'inégalité R ce que la longueur du brin 3 atteigne la valeur L + d. La profondeur des encoches dans le ou les flasques de la bobine B dépend de la nature des matériaux en présence; notamment, l'encohe peut 4 tre obtenue à l'origine de la pièce B ou par déformation au contact de A. Selon une caractéristique de l'invention, l'action de la pièce A consiste à bloquer le fil en réserve dans le bottier Un moyen simple est d'immobiliser un au moins des flasques de la bobine de stockage auquel le fil est relié. Selon une caractéristique de l'invention, le guidage de la masselotte A pourra se faire h partir d'un axe servant de point fixe commne représenté fig 3, ou à partir de deux tourillons comme représenté fig 4, ou encore par un guidage radial en translation, fig 5. Selon les figures 3 et 4, la longueur et l'orientation du brin 2 agissant sur A sont légèrement variables en fonction de la quantité de fil restant sur la bobine de stockage B Une plus grande précision pourra 9 tre obtenue en fixant la longueur et lbrientation du brin 2 par l'adjonction d'un point de passage obligé O comme représenté sur la figure 5. Selon une caractéristique de l'invention, si le carter comporte plusieurs brins, il est possible, au choix, soit de mettre un dispositif de commande sur chaque fil -et par conséquent d'attendre que chaque brin soit usé pour déclencher le dévidage-, soit de mettre le dispositif de commande sur un seul fil qui actionne seul le dévidage de l'ensemble des brins. Les figures ( 3 et 6), ( 4 et 7), ( 3 et 8) représentent à titre d'exemples non limitatifs trois des dispositifs capables d'assurer la régulation qui fait l'objet de l'invention Ces trois modes de réalisation de l'invention sont décrits ci-après. Les vues représentées sont les suivantes: une vue en coupe dans le plan de travail du fil et une demi-coupe ariale pour chaque exemple Chaque dispositif est représenté 25 dans une vue partielle correspondant environ à un tiers de carter Le nombre de dispositifs -voire de dispositifsdifférents qu'il est possible de placer dans un même carter est théoriquementi Llimité Il est préférable d'équilibrer les masses tournantes pour éviter les vibrations à l'utilisation Pour chaque dispositif, une demi-coupe axiale permet de voir la masselotte en élévation Selon les vues XX et 30 YY, on voit que la forme des carters et des masselottes sont conçus pour ne pas serrer le fil contre le carter lorsque la masselotte s'écarte de l'axe de rotation et que le fil doit alors se dévider Soit le carter est cylindrique et le segment de la masselotte qui est parallèle h l'axe de rotation présente un logement, soit h l'inverse le brin de la masselotte qui guide le fil est rectiligne et le carter par sa forme concave laissera un passage pour les brins 1 et 2 Les pièces ayant fonction de masselotte et de clavette de blocage des flasques de la bobine ont été désignées par A, A' et A" pour bien indiquer que leurs fonctions sont identiques Il en est de même pour les brins 1, 2 et 3, qui ont pour chaque figure les mêmes fonctions. Pour chacun des dispositifs décrits ci-dessous, les figures 3, 4, 5 représentent en plan les pièces A, A', A" dans deux positions Lp position de verrouil- lage de la bobine lorsque 1 l masselotte est au contact de l'encoche des flescues de la bobine, et la position de déverrouillage lorsque la force centrifuge écarte la masselotte en direction de la paroi interne du bottier M Dans cette dernière position, les brins 1 et 2 ii'ont pas été représentés, ils sont en permwnence en contact avec la masselotte. Nous allons décrire ci-dessous trois modes de ré'alisationde l'invention lorsque le fil agit directement sur la masselotte A. le premier exemple correspond aux figures 3 et 6 de la planche 2 et à la figure 11 de la pièce A planche 4 Le fil s'écarte de l'enroulement o il est stocké et 10 fixé sur la bobine, et par le brin 2 vient passer derrière l'axe 4 de la pièce A figure 11 Cet axe 4 est parallèle à l'axe de rotation, il sera rectiligne ou légèrement brisé Le fil, par le brin 1, vient passer autour de l'axe 7, avant de partir vers l'extérieur sous forme du brin 3 actif L'axe 7 pourra remplacer éventuellement l'oeilleton métallique qui protège de l'usure le bottier plastique qui enferme l'ensemble du mécanisme L'axe 7 est fixé dans les deux flasques du bottier; il est donc entra né constamment en rotation, mais il peut pivoter librement pour permettre à l'axe 4 de se déplacer radelement en fonction des efforts F et R auxquels il est soumis Les deux entretoises 5 et 6 lient les axes 4 et 7; ces entretoises subiront des efforts de traction ou de compression pour immobiliser la bobine 20 lorsque l'axe 4 sera plaqué dans l'encoche. Fixons les ordres de grandeur des efforts en présence. Si le bottier tourne à 8000 tours minute, et entrafne un brin 3 de 10 cm de long pour un fil plastique de 2 mnm de diamètre, la tension T est d'environ 250 da N. Sous l'effet de la tension T, les brins 1 et 2 appliquent à l'axe 4 un effort oen25 tripète R de 200 à 300 da N. Sous l'effet de la force centrifuge, l'axe 4 subit un effort F d'environ 300 da N pour une section d'acier de 3 me 2 et une longueur de 25 ma pour les pièces 4 5 et 6. Les efforts mis en oeuvre sont d'autant plus importants que la vitesse de rotationw est grande, mais le rapport entre F et R ne dépend pas de ' A l'arrêt, si on exerce une traction T sur le brin extérieur 3, la réaction R plaque l'axe 4 dans l'encoche des flasques de la bobine B Tout dévidage est impossible On pourra placer un petit ressort de traction E qui, à l'arr Tt, écartera la masselotte A et permettra le dévidage manuel La force de ce ressort sera suffisamment faible pour ne pas g 8 ner le mécanisme lors de la rotation Un tel ressort pourra Atre 35 placé quel que soit le dispositif adopté. La nature du matériau employé pour le bras articulé A dépendra de la nature du fil à réguler, de son poids, des rayons de courbure qu'il accepte en fonctionnement, des coefficients de frottement et des efforts mis en jeu La section droite des éléments 4 5 6 7 de la pièce A, pourra 8 tre circutaire, oblongue ou polygonale 40 en fonction des divers impératifs de fonctionnement et de fabrication. le second exemple correspond aux figures 4 et 7 et à la figure 12 de la pièce A'. De la même façon que pour la figure 3, le fil s'écarte de l'enroulement o il est stocké sur la bobine pour passer par le brin 2 à l'extérieur de l'axe 8 Le brin 1 rejoint l'extérieur du bottier par passage à travers un oeilleton métallique, 5 enfin le brin 3 part vers l'extérieur L'effort T provoque la réaotion R comme dans le dispositif précédent, et ensuite tire sur l'enroulement de fil et la bobine. Les bras 9 et 10 sont ecmprimés dans ce cas de figure Un dispositif symétrique tout aussi valable les mettrait en tension. les bras 9 et 10 sont reliés aux tourillons 11 et 12 qui sont fixés dans 10 les flasques du bottier pour assurer leur entratuement en rotation. lorscue le brin 3 est suffisamment long, l'axe 8 reste plaqué dans l'encoche des flasques de la bobine On notera que toute forme d'encoche ou de denture peut fonctionner, ainsi que toute distance entre deux encoches successives Il est meme parfaitement possible que l'axe 8 par la force R qu'il subit, déforme élestiquement 15 les flasques de la bobine, créant ainsi un frottement suffisant pour bloquer à la fois la bobine et le dévidage du fil De mime, l'invention ne présume pas de l'assemblage du ou des flasques de blocage avec l'enroulement de fil stocké Une bobine et ses flasques d'une seule pièce sont réalisables en matière plastique, mais si le fil est métallique, une bobine en plusieurs pièces assemblées peut s'imposer sans 20 remettre en cause le principe de régulation, objet de la présente invention. La forme incurvée de l'axe 4 de la pièce A facilite le guidage du fil et évite de le presser contre la paroi du bottier lorsque la pièce A est dégagée de l'encoche, et que justement le fil doit circuler Cette disposition est valable pour les figures 3 4 5. le troisième exemple correspond aux figures 5 et 8 et à la figure 13 de la pièce A". Pour ce dispositif comme pour les autres, la masse de la pièce A" est proportionnelle à la longueur L minimum qui doit déclencher l'alimentation Plus L est grand, plus la masse de la pièce A" doit ttre importante; il en est de même pour la densité du fil ou sa section aqui en augmentant développent une force centrifuge T plus forte 30 et nécessitent une force P plus importante. Dans cet exemple, la pièce A" qui verrouille la bobine circule dans une gorge radiale, ou faisant un angle faible par rapport au rayon L'axe 14 qui dévie les brins 1 et 2 a les mêmes contraintes que l'axe 8 de la figure 12, ou l'axe 4 de la figure 11 Une gorge sera aménagée dans les flasques du carter pour limiter les 3 eouvements possibles de cette pièce à la translation Il faudra tenir compte pour la mise en oeuvre du frottement des axes 13 et 15 contre les parois de la gorge de guidage qui freine le mouvement de le pièce A". Le dispositif fait apparattre la possibilité de mattriser parfaitement la géométrie du brin 2, en le faisant contourner un axe C En effet, pour les dis4 en donnant à R une direction fixe bissectrice des directions des brins 1 et 2. D'une façon générale, la présente invention s'applique quelle que soit la section du fil, c'est-à-dire que la section soit circulaire, ovale, carrée, rectangulaire ou même discontinue sous forme de chatne Une section rectangulaire particulière est une bande d'épaisseur faible par rapport à sa largeur. Description du prototype réalisé: Les principes de la présente invention ont fait l'objet d'un prototype réalisé 10 en modifiant le bottier tournant d'une débroussailleuse à fil Mac O Clloch type Mac 25. La bobine a été libérée en rotation par suppression des ergots qui la liaient au flasque inférieur du bottier Quatre séries d'encoches ont été réalisées dans les flasques de la bobine en réutilisant les encoches prévues pour faciliter l'introduction du fil à travers les oeilletons métalliques Deux pièces identiques à celles 15 représentées figure 12 ont été formées manuellement avec du fil de diamètre 2,5 mm correspondant à la valeur théorique de calcul Le bottier a été percé pour loger les tourillons 11 et 12 et des raidisseurs internes ont été supprimés pour permettre le passage des brins 9 et 10 de part et d'autre des flasques de la bobine, coeme indiqué figure 7. Le prototype fonctionne même en utilisation sévère pour débroussailler et tous les incidents survenus tiennent aux conditions de réalisation très imparfaites, sans remettre en cause le principe de la présente invention. Extension du procédé: L'invention consistant à alimenter automatiquement le brin actif 3 d'une dé25 broussailleuse peut faire l'objet d'une extension illimitée en taille; tous les contacts qui sont représentés comme des contacts de glissement peuvent faire l'objet d'un montage mécanique pour devenir des contacts de roulement. A titre d'exemple non limitatif, le contact du fil avec les pièces de la masselotte A, A' ou A" peut se faire par l'intermédiaire d'une poulie montée sur roulement 30 à bille si la section du fil ou sa nature l'exigent; nous pensons en effet que l'invention peut trouver des applications en utilisant du fil abrasif ou chargé en particules abrasives D'une façon générale, toutes les pièces en mouvement peuvent faire l'objet d'un montage mécanique utilisant des paliers lisses, des roulements à aiguilles ou des roulements à bille sans changer le principe de l'invention. REVE:çICA Tl(:; 1 Dispositif automatique de dévidage d'un fil co::so=mble cernctérisé en ce que les forces antagonistes qui autorisent ou non le dévidlge du fil découlent d'une action centrifuge, et que par conséquent l'équilibre de ces forces ne dépend pas de la vitesse de rotation de l'ensemble, cr;ctérisé en ce que, si à l'extérieur du carter (M) le brin ( 3) dépasse la longueur minirmun (L), 1 l force centrifuge que il subit, induit par les brins ( 1) et ( 2) sur le mpsselotte (A) une force centripète (R) supérieure à le force centrifuge (F) liée à sa masse Cette pièce (A) assure alors le blocage du fil par l'intermédiaire de sa bobine support (B) libre en ro10 tation dans le carter (M) Si la longueur du brin extérieur ( 3) est inférieure à (L), la force (F) devient prédominante, et la pièce (A) est écartée de son appui. Dans ce cas, la bobine se dévide sous l'effet de la force (T) restante Cette force (T) augmente avec l'allongement du brin ( 3) et le retour centripète de la'piece (A) bloque de nouveau le fil par l'intermédiaire de la bobine. 2 Dispositif automatique de dévidage d'un fil consommable caractérisé en ce que les forces antagonistes qui autorisent ou non le dévidage du fil découlent d'une action centrifuge, et que par conséquent l'équilibre de ces forces ne dépend pas de la vitesse de rotation de l'ensemble, caractérisé en ce que la tension centrifuge que subit le brin ( 3) actif, transmet à la bobine de stockage (B) un 20 couple (CT) Les flasques de la bobine ont des encoches en contact avec la masselotte (A"') La force de contact (Fc) a une composante centripète (R') Le blocage reste effectif tant que (T) induit une force (R') supérieure à (PF) (F) est la force centrifuge que subit la masselotte (A"') Dans le cas contraire selon une caractéristique de l'invention, la masselotte (A"') s'écarte, autorisant ainsi le dévi25 dage d'une longueur de fil, de telle sorte que (R') redevient supérieure à (F) Selon ce dispositif, la masselotte doit circuler dans une gorge continue (G). 3 Dispositif automatique de dévidage d'un fil consommable caractérisé en ce que la masselotte (A) est liée au carter (M) par un axe ( 7) qui guide le brin actif ( 3) et évite la présence d'un oeilleton métallique si le carter est en ma30 tière plastique. 4 Dispositif automatique de dévidage d'un fil consommable caractérisé en ce que la masselotte (A) peut être remplacée soit par une masselotte pivotante (A') formée à partir d'un fil cylindrique, soit par une masselotte (A") coulissante, soit par une masselotte (A"') dont le brin ( 19) circule dans une gorge aménagée dans l'un 35 au moins des flasques de la bobine. Dispositif automatique de dévidage d'un fil consommable selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce aue l'on combine les effets de la tension (T) qui crée par l'intermédiaire du fil la réaction (R) et par l'intermédiaire de la bobine et la forme de son encoche la réaction (R') La force cen40 trifuge (F) que subit la masselotte se voit opposer la résultante géométrique des forces (R) et (R'); (R) est toujours centri a-te aors que (R') peut 4 tre centripète ou centrifuge selon le profil des encoches des fi sques de 1 bobine. 6 Dispositif automatique de dévidpge d'un fil consomm'ble suivent l'une quelconque des revendications précédentes, car:ctgrisé en ce oue le fil peut -voir une section ouelconque, en particulier se présenter sous forme d'nu cible, d'une bande, ou sous forme d'une cha ne. 7 Dispositif automatique de dévidsage d'un fil consommable suivent l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le brin ( 2) est maintenu de dimension constante par adjonction d'un axe (C) permettant un déclen10 chement de la clavette (A) indépendant du stock de fil restant sur la bobine (B). 8 Dispositif automatique de dévidage d'un fil consommable suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que la pièce de blocage (A) est guidée en rotation à partir d'un axe entrafnant le brin actif ( 3) et fixé au bottier tournant (M). 9 Dispositif automatique de dévidage d'un fil consommable suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un au moins des flasques de la bobine de stockage (B) possède des encoches ou une gorge continue formant des encoches dans lesquelles une pièce (A) vient se loger pour assurer le blocage en rotation de ladite bobine et du fil qui y est stocké dans la phase corres20 pondante de fonctionnement du dispositif. Dispositif automatique de dévidage d'un fil consommrble suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un ressort de rappel (E) pourra maintenir la pièce (A) écartée lorsque le bottier (Mi) est à l'arr At, permettant en ce cas de dévider le fil sans démontage 11 Dispositif automatique de dévidsge d'un fil consommable suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou les parties de la pièece (A) en contact avec le fil pourra avoir une section oblongue ou une forme courbe pour faciliter la circulation du fil. 12 Dispositif automatique de dévidage de plusieurs fils consommables suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun des fils peut être commandé ou non si la bobine de stockage (B) est commune à l'ensemble des fils. 13 Dispositif automatique de dévidage d'un ou plusieurs brins consommables suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun 35 des contacts décrits comme des frottements peut ttre remplacé par des contacts de roulement en fonction des efforts et des matériaux mis en oeuvre.