Brevet FR2603221A1 — publié le 19880304

La présente invention concerne d'une façon générale les outils pour appareils Xlectro-ménagers a usages multiples du type susceptible d'etre accouplé a un moteur pour être entraîné en rotation autour d'un axe et comprenant une embase portant un ou plusieurs couteaux destinés a acir au sein d'une matière a traiter. Elle concerne également un appareil électro-ménager comprenant un bottier abritant un moteur d'entratnement et un outil tel que défini ci-dessus accouplé au moteur. Un tel appareil a pour objet de broyer, hacher, fragmenter, émietter, émincer des matières par exemple alimentaires, de duretés et de consistances variables, contenues dans un récipient faisant partie de l'appareil ou non. Ce aenre d'outil et d'appareil est déjà largement connu dans la technique antérieure. Cependant, dans tous les outils connus, les couteaux sont montés de façon fixe sur leur embase, qui est elle-meme accouplée rigidement au moteur. Il se comportent donc d'une manière sensiblement invariable quelle que soit la nature de la matière traitée. En particulier, lorsque cette matiere est relativement dense ou compacte et exerce une résistance élevée, le moteur peut être soumis a une surchage et être endommagé. Ce phénomène prend une importance plus grande encore au démarrage, l'inertie de rotation de l'outil pouvant ne pas être suffisante pour vaincre cette résistance. I1 existe alors le risque d'un blocage et d'un endommagement encore plus grand du moteur. Une solution à ce problème consiste à fournir avec l'appareil un certain nombre d'outils interchangeables, respectivement adaptés à diverses matières alimentaires. En particulier, un outil plus pénétrant est prévu pour les matières plus compactes ou dures. Mais dans ce cas, l'uti- lisation de l'appareil devient longue et fastidieuse. En outre, les risques de blocage au démarrage ne sont pas totalement supprimés. L'invention vise a pallier ces inconvénients et a proposer un outil dans lequel la géométrie du ou des couteaux agissant sur la matière a travailler s'adapte a tout instant a la nature et aux caractéristiques physiques de cette matière ainsi qu'aux conditions de fonctionnement, pour éviter de surcharger le moteur. L'invention permet ainsi d'utiliser un moteur de puissance réduite, même pour des matieres qui imposeraient normalement l'emploi d'un moteur délivrant un couple élevé. A cet effet, la présente invention concerne un outil pour appareil électro-ménager, du type susceptible d'être accouplé à un moteur pour etre entrain8 en rotation autour d'un axe et comprenant une embase portant un ou plusieurs couteaux destinés à agir au sein d'une matière à traiter, caractérisé en ce qu'au moins un couteau est monté pivotant sur l'embase autour d'un axe sensiblement parallèle audit axe de rotation de l'outil et distant de celui-ci, chaque couteau pivotant prenant une position par rapport a l'embase qui est déterminée par la vitesse de rotation de l'outil et par la résistance opposée par la matière traitée. L'invention concerne également un appareil électro-ménaoer, du type comprenant un boltier abritant un moteur d'entraInement, un outil susceptible d'être accouplé au moteur pour etre entratné en rotation, l'outil étant tel que défini ci-dessus. De façon préférée, chaque couteau pivotant présente une forme semi-circulaire, l'embase est de forme cylindrique et présente un diamètre sensiblement égal au diamètre extérieur des couteaux, et des logements, de forme complémentaire à celle des couteaux, sont prévus à la périphérie de l'embase. L'invention sera mieux comprise a la lecture de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation préférée de celle-ci, donnée a titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'ensemble d'un appareil électro-ménager selon l'invention, - la figure 2 est une vue en élévation latérale d'un outil prévu dans l'appareil de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe horizontale selon la ligne III-III de la figure 2, et - les figures 4a, 4b et 4c sont des vues en coupe horizontale partielle illustrant trois comportements possibles de l'outil selon l'invention. En référence tout d'abord à la figure 1, un exemple d'appareil électro-ménager équipé d'un outil a couteaux selon une forme de réalisation préférée de l'invention comprend un récipient cylindrique 10 d'axe vertical, comportant une paroi latérale 10a et fermé à son extrémité inférieure par un fond lOb et ouvert à son extrémité supérieure, un bottier 12 abritant un moteur (non représenté) et pouvant être mis en place sur l'ouverture supérieure du récipient 10, un arbre 14 pouvant être sélectivement entraîné par le moteur, et un outil, globalenent désigné par la référence 16 et comportant une embase 18 solidaire de l'arbre 14 et portant deux couteaux 24 (dont un seul est visible sur la figure 1). Dans le présent exemple, l'embase 18, prévue d'un seul tenant avec l'arbre 14 à l'extrémité libre de celui-ci, est située a grande proximité du fond 10a du récipient, mais sans relation mécanique avec celui-ci. Cependant, dans une variante, on pourra prévoir que l'embase 18 soit montée rotative au centre du fond lOb du récipient, un montage amovible étant dans ce cas prévu au niveau de l'arbre 14, par exemple dans sa partie supérieure, pour permettre d'accéder au récipient 10 par le dessus en retirant le bottier 12. Le moteur pourra etre alimenté par batterie ou par la tension du secteur, et les moyens de mise en marche et d'arret pourront consister en tout dispositif connu dans la technique, et notamment par un interrupteur répondant à une pression exercée vers le bas sur le boitier 12 ptur mettre le moteur en route. I1 est bien entendu que cette organisation générale de l'appareil électro-ménager n'est donnée qu'a titre indicatif, étant entendu que l'invention concerne essentiellement l'outil à couteaux agissant sur la matière alimentaire à traiter. Comme on peut l'observer, et maintenant en référence aux figures 1 à 3, l'embase 18 est de forme cylindrique d'axe confondu avec l'axe de rotation 26 de l'arbre 14, et on a formé à sa périphérie deux logements 20a et 20b. Ces logements, de profondeur sensiblement constante, s'étendent horizontalement dans deux plans parallèles et sur une étendue angulaire légèrement supérieure à 1800. Leur décalage angulaire mutuel est de 1800. A l'une de ses extrémités, chaque logement 20a, 20b est traversé par un axe vertical, respectivement 22a et 22b, qui est encastré dans l'embase. L'outil comprend en outre deux couteaux 24a, 24b qui présentent chacun la forme d'un crochet sensiblement semi-circulaire. Dans le présent exemple, les couteaux présentent une section transversale rectangulaire plate, et ne comportent donc pas de bord tranchant. Leur diamètre extérieur est sensiblement égal à celui de l'embase 18. Les couteaux 24a, 24b sont montés pivotants dans la région de l'une de leurs extrémités respectivement sur les axes 22a, 22b. Comme on peut l'observer, les couteaux 24a, 24b et leurs logements respectifs 20a, 20b sont de formes complémentaires, de telle sorte qu'en pivotant autour de son axe 22a, 22b, chaque couteau 24a, 24b est susceptible de se rétracter entièrement à l'intérieur de son logement 20a, 20b. En outre, chaque couteau 24a, 24b, au repos, est libre de prendre une position quelconque entre cette position rétractée, non illustrée, et une position de déploiement maximal, telle que représentée sur la figure 3. De préférence, l'envergure maximale de l'outil (sa dimension hors tout lorsque les couteaux 24a, 24b sont déployés au maximum) est sensiblement égale ou seulement légèrement inférieureau diamètre intérieur de la paroi 10a du récipient 10, comme l'illustre la figure 3 qui montre partiellement cette paroi. Le fonctionnement d'un appareil électro-ménager équipé d'un outil tel que décrit ci-dessus est le suivant. Lorsque le moteur situé dans le bottier supérieur 12 est mis en rotation, dans le but d'effectuer a l'aide de l'outil un traitement sur une matière, notamment alimentaire, (non représentée) contenue dans le récipient 10, il entraîne l'outil 16 en rotation autour de l'axe 26, par l'intermédiaire de l'arbre 14. Au cours de cette rotation, les couteaux sont soumis principalement à deux forces , comme on va le voir en détail plus loin, qui déterminent leur position d'équilibre dans la matière traitée. Ainsi, tout d'abord, la rotation de l'outil imprime aux couteaux une force centrifuge qui tend à amener ceux-ci dans leur position de déploiement maximal. La seconde force correspond à la résistance opposée par la matière en cours de traitement. Cet effort a une direction variable selon l'inclinaison des couteaux par rapport à l'embase, mais cette direction est dans tous les cas non parallèle à ladite force centrifuge, avec une inclinaison substantielle par rapport à celle-ci. Selon les lois bien connues de la mécanique, chaque couteau 24a, 24b tend donc à prendre une position angulaire par rapport à l'embase 18 telle que la droite passant par son centre de pivotement (défini par l'axe 22a ou 22b) et par son centre de gravité G, où s'appliquent les forces ci-dessus, soit confondue avec la direction de la force globale, résultante des deux forces ci-dessus. Sur les figures 4a à 4c, on a représenté en coupe verticale l'un des couteaux 24a et une partie de l'embase 18, dans différentes positions. Sur la figure 4a, la force résistance Fr exercée par la matière est tres faible. C'est le cas par exemple pour les matières liquides ou semi-liquides, ou encore pour les matieres solides de faible densité (herbes, etc...). Dans ce cas, la force centrifuge Fc est prédominante et le couteau tend à prendre sa position de déploiement maximal, avec par conséquent un travail maximal de la part de son bord d'attaque. Sur la figure 4b, la matiere exerce sur le couteau un effort Fr plus important. C'est le cas par exemple avec des matières relativement pâteuses ou visqueuses. Dans ce cas, le couteau 24a prend l'inclinaison intermédiaire telle que représentée. Enfin, la figure 4c illustre le cas où la matiere est relativement dure et offre une résistance importante. Le couteau 24a est alors en partie rétracté dans son logement 20a, et son bord d'attaque, tres incliné par rapport a la matiere, effectue sur celle-ci un travail réduit sur une faible profondeur. On constate donc que la position des couteaux varie en fonction de la nature et de la consistance de la matiere traitée, ce qui correspond en fait à une autoadaptation de leur géométrie aux conditions opératoires, c'est- -dire au type de matière traité et à la puissance que peut effectivement délivrer le moteur. Celui-ci travaille donc le plus souvent à sa vitesse nominale, c'est-a-dire dans des conditions optimales. On évite ainsi d'imposer au moteur des surcharges prolongées, ce qui est le cas avec un appareil conventionnel A couteaux fixes lorsque la matiere traitée exerce une résistance excessive. Ici, une telle matière sera traitée de façon plus progressive, avec une action initiale plus réduite qui est en rapport avec les possibilités réelles du moteur. On peut noter ici que les couteaux 24a, 24b travaillent dans deux plans parallèles distincts, définis respectivement par les hauteurs différentes des axes 22a et 22b dans l'embase 18. Cette autre caractéristique contribue a conférer a la matière traitée un mouvement aléatoire, au profit de l'homogénéité du résultat obtenu. On a considére dans les trois exemples ci-dessus un comportement de l'outil en régime permanent, c'est-A- dire apres stabilisation de la vitesse du moteur et au sein d'une matiere conservant dans le temps la meme consistance. Mais l'outil selon la présente invention se comporte également avantageusement lorsque varie l'environnement, en particulier l'effort résistant exercé par la matière traitée. C'est le cas par exemple pour les matières hété rogènes, contenant notamment, dans un milieu liquide, pâteux, ou de faible densité, des morceaux de plus grande dureté ou de plus grande densité.Lorsque le couteau vient heurter un tel morceau, en le désagrégant jusqu'à un certain degré selon sa nature, alors la force tres importante qui tendrait normalement a ralentir fortement la rotation de l'outil (voire A le bloquer) et à fatiguer excessivement le moteur d'entrainement est ici compensée par un effacement immédiat du couteau én direction de sa position rétractée. Le freinage ne s'exerce donc que pendant un temps très bref, et le ralentissement du moteur est peu important. En outre, pratiquement aucune surchage n'est imposée au moteur. A cet égard, on peut remarquer que ce mouvement d'effacement du couteau a pour double conséquence une diminution de la force résistante exercée par la matière et un rapprochement entre le centre de gravité du couteau et le centre de rotation de l'outil, soit une diminution du moment d'inertie de l'outil. Ces diminutions combinées de la force résistante et du moment d'inertie favorisent un retour le plus prompt possible de la vitesse de rotation de l'outil A sa vitesse nominale. L'outil de l'invention présente également des effets avantageux au démarrage du moteur. Plus précisément au début de la rotation, les couteaux sont maintenus a l'intérieur de leurs logements du riait que la force centrifuge n'est pas suffisante pour vaincre la résistance qui serait opposée par la matiere traitée lors de leur déploiement. La résistance au démarrage est donc pratiquement nulle, et les couteaux ne se déploient vers l'extérieur qu'A mesure que la vitesse de rotation du moteur augmente; ici encore, la géométrie des couteaux s'adapte à la puissance mécanique fournie par le moteur, cette foisci de façon dynamique. En pratique, la vitesse nominale sera atteinte en une durée variable en fonction de la nature de la matiere, mais dans tous les cas sans que le moteur ne soit soumis à une surcharge. Un autre avantage de l'outil de l'invention apparaît au cours d'un traitement tel que le broyage de matieres solides en morceaux, telles que des grains de café, du sucre en morceaux, etc. On constate en effet que le broyage de ce genre de matière est principalement dû aux phénomènes de choc à grande vitesse entre la matière et les couteaux. Ainsi, lorsqu'un couteau s'est partiellement rétracté sous l'effet d'une résistance excessive de la part de la matière, on comprend que son retour vers sa position de déploiement maximal occasionne un accroissement temporaire de la vitesse linéaire du bord d'attaque du couteau, ce qui favorise l'action de broyage. Pour ce type d'opération, il est nécessaire que l'espace laissé entre l'extrémité des couteaux en position de déploiement maximal et la périphérie du récipient soit aussi faible que possible, comme on l'a décrit plus haut en référence A la figure 3. La paroi du récipient fournit de cette maniere un appui aux éléments de la matière soumis A l'action des couteaux, meme lorsqu'il s'agit de morceaux de taille réduite résultant de la désagrégation de gros morceaux L'effet obtenu est une sorte de percussion, les couteaux tendant à se rétracter par rebond sous l'effet du choc avec les morceaux de matière dure mais étant en permanence sotinis à la foroe de rappel que oonstitue la force centrifuge. Un gain de temps substantiel est ainsi obtenu. On peut noter ici que les sollicitations importantes qui prennent naissance dans ce type de mouvement ne sont essentiellement pas répercutées sur le moteur. En conséquence de ce qui précède, un des principaux avantages de la présente invention réside dans le fait que le moteur utilisé peut etre un moteur électrique délivrant un faible couple, par opposition aux appareils électro-ménagers connus dans lesquels les lames ou couteaux sont en permanence solidaires de l'arbre d'entraînement et dans lesquels le moteur doit pouvoir délivrer un couple élevé lors du démarrage et du traitement de certaines matières offrant une résistance particulièrement grande. Un appareil électro-ménager équipé de l'outil selon la présente invention pourra etre utilisé en pratique avec des résultats tres satisfaisants pour broyer, hacher, émietter, émincer des aliments de types, de natures et de consistances quelconques. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus, mais inclut dans son cadre toute variante ou modification que pourra y apporter l'homme de l'art. Ainsi l'outil pourra être utilisé dans des appareils de types et de dimensions quelconques, A récipient intégré ou non, à outils interchangeables ou non. Les paramètres tels que la forme et les dimensions des couteaux 24a, 24b, la distance séparant les plans d'action des deux couteaux, la distance de l'axe de rotation 26 aux axes de pivotement 22a, 22b des couteaux, etc., seront déterminés par l'homme de l'art en fonction des résultats souhaités. En outre, les axes 22a, 22b pourront être légèrement inclinés par rapport à la verticale, les couteaux pouvant ainsi travailler dans des plans non rigoureusement parallèles. Par ailleurs,le terme "couteau" utilisé dans la présente description et dans les revendications doit être compris dans son sens large. En particulier, on pourra utiliser comme éléments travaillants des lames, des fils rigides, etc. A cet égard, les logements 20a, 20b permettant de rétracter les couteaux dans leur totalité pourront, selon la forme et la nature de ces couteaux, être prévus ou non. En particulier, une possibilité de rétraction totale ne sera envisagée que pour le traitement de matières A la fois relativement compactes et dures, avec une action très progressive. L'outil selon l'invention pourra également comporter, en complément des couteaux pivotants, un ou plusieurs couteaux fixes, chaque couteau travaillant de préférence dans un plan horizontal qui lui est propre. Enfin, si l'application envisagée l'exige, on pourra donner aux bords d'attaque des couteaux pivotants, un caractere tranchant. Mais ce tranchant n'est en pratique pas nécessaire lorsque la vitesse de rotation de l'outil est grande, par exemple de l'ordre de 10 000 A 13 000 tours/minute. REVENDICATIONS 1. Outil pour appareil électro-ménager, du type susceptible d'être accouplé à un moteur pour etre entraîné en rotation autour d'un axe et comprenant une embase (18) portant un ou plusieurs couteaux (24a, 24b) destinés à agir au sein d'une matière à traiter, caractérisé en ce qu'au moins un couteau (24a, 24b)est monté pivotant sur l'embase autour d'un axe (22a, 22b) sensiblement parallele audit axe de rotation de l'outil et distant de celui-ci, chaque couteau pivotant prenant une position par rapport à l'embase qui est déterminée par la vitesse de rotation de l'outil et par la résistance opposée par la matière traitée. 2. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'embase (18) comprend, en association avec chaque couteau pivotant (24a, 24b), un logement (20a, 20b) apte à recevoir celui-ci dans une position rétractée. 3. Outil selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque couteau pivotant (24a, 24b) présente une forme semi-circulaire. 4. Outil selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'embase (18) est de forme cylindrique et présente un diamètre sensiblement égal au diamètre extérieur des couteaux (24a, 24b), les logements (20a, 20b) prévus dans l'embase étant de forme complémentaire à celle des couteaux. 5. Outil selon l'une quelconque des revendications 1 A 4, caractérisé en ce qu'il comprend deux couteaux pivotants (24a, 24b) dont les axes de pivotement (22a, 22b) sont diamétralement opposés par rapport à l'axe de rotation (26) de l'outil. 6. Outil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux couteaux pivotants (24a, 24b) s'étendent dans deux plans paralleles perpendiculaires à l'axe de rotation (26) de l'outil. 7. Appareil électro-ménager, du type comprenant un boItier (12) abritant un moteur d'entraînement, un outil (16) susceptible d'être accouplé au moteur pour être entraîné en rotation, caractérisé en ce que l'outil est conforme a l'une des revendications précédentes. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un récipient cylindrique (10) coaxial avec l'axe de rotation de l'outil et d'un diamètre égal ou légèrement supérieur à l'envergure maximale que peut prendre l'outil.