Brevet FR2678697A1 — publié le 19930108

Dispositif de transmission d'un mouvement de rotation d'un arbre menant en un mouvement linéaire de va-et- vient d'amplitude réqlable d'un orqane mené, et pompe doseuse qui en est équipée. La présente invention concerne, d'une façon générale, les dispositifs de transmission de mouvement agencés pour convertir un mouvement de rotation d'un arbre menant en un mouvement linéaire de va- et-vient d'amplitude réglable d'un organe mené. De tels dispositifs de transmission de mouvement peuvent être utilisés par exemple, bien que non exclusi- vement, dans les pompes doseuses qui sont entraînées par un arbre tournant (sortie de moteur électrique ou à com- bustion interne par exemple) et dont on souhaite pouvoir ajuster le débit à volonté entre O et 100 % d'une valeur nominale. On connaît divers dispositifs de transmission de mouvement à course de sortie réglable L'un d'entre eux est le dispositif à bielle-manivelle à excentration variable Toutefois les moyens à mettre en oeuvre pour le réglage de l'excentration sont souvent complexes et nécessitent des usinages précis et de formes compli- quées Ces moyens comprennent des pièces fragiles qui limitent la durée de vie du mécanisme De plus, l'encom- brement dû à la présence des moyens de réglage de la course est dans tous les cas très important par rapport à la taille de la machine. Enfin, le volume mort dans la tête de pompage (c'est-à-dire la position, en fin de course de compres- sion) du piston lié à la bielle varie en fonction de l'amplitude de course utilisée, et il correspond sensi- blement au milieu de la cylindrée (ou de la course) quand le débit est réglé sur O % Le volume mort augmen- tant dans les réglages bas, une baisse de rendement notable est souvent constatée pour les faibles débits. L'invention a essentiellement pour but de remédier, dans toute la mesure du possible, aux inconvé- nients des dispositifs connus et de proposer un disposi- tif perfectionné qui soit d'une structure plus simple et constitué de pièces plus faciles à fabriquer, qui per- mette de réduire la masse des pièces mobiles non équili- brées et donc les inerties et les balourds, qui soit d'un encombrement faible, et surtout qui possède un rendement sensiblement constant et optimum sur toute la plage de réglage du débit, laquelle peut être ajustée efficacement et aisément entre O et 100 % d'une valeur nominale. A ces fins, l'invention propose un dispositif perfectionné de transmission de mouvement agencé pour convertir un mouvement de rotation d'un arbre menant en un mouvement linéaire réglable de va-et-vient d'un organe mené, dispositif qui, étant agencé conformément à l'invention, se caractérise essentiellement en ce qu'il comprend: un joint d'Oldham comportant un agencement d'arbre d'entrée d'axe fixe constituant l'arbre menant ou entraîné par l'arbre menant, un agencement d'arbre de sortie d'axe parallèle à l'agencement d'arbre d'entrée et un plateau discoidal d'accouplement en rotation des deux agencements d'arbre d'entrée et de sortie, des moyens de commande pour déplacer l'agencement d'arbre de sortie transversalement à l'axe fixe et de façon continue entre une position initiale pour laquelle l'agencement d'arbre de sortie est coaxial à l'agencement d'arbre d'entrée et le plateau est animé d'un mouvement de rotation centrée sur l'axe de l'agencement d'arbre d'entrée et une position finale pour laquelle l'agencement d'arbre de sortie est décalé transversalement d'une valeur maximale par rapport à l'agencement d'arbre d'entrée et le plateau est animé d'un mouvement de rotation excentrée avec un taux d'excentrement maximum, une bielle d'accouplement munie d'une tête de bielle entourant coaxialement à libre rotation le plateau discoidal formant moyeu, et un piston solidaire dudit organe mené et déplaçable linéairement selon une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'agencement d'arbre d'entrée et accouplé à l'extrémité libre de la susdite bielle. Le recours à un joint d'Oldham pour générer le mouvement de rotation excentré (plateau intermédiaire), qui est ensuite repris par une bielle pour obtenir le mouvement souhaité de va-et-vient linéaire, est particu- lièrement intéressant du fait que la fabrication des pièces composantes (extrémités d'arbre accouplés, pla- teau intermédiaire) est réalisable avec des techniques d'usinage et des machines courantes; les pièces sont peu nombreuses et peu fragiles et divers modes de réalisation sont possibles selon les applications. Par ailleurs, le déplacement de l'agencement d'arbre de sortie par rapport à l'agencement d'arbre d'entrée permet un règlage aussi précis que souhaité du taux d'excentrement du plateau tournant entre une valeur nulle (les deux agencements d'arbre d'entrée et de sortie étant alors coaxiaux) et une valeur maximale, taux d'excentrement auquel correspond une amplitude de course de l'organe mené comprise respectivement entre une valeur nulle et une valeur maximale (et à laquelle correspond à son tour une valeur de débit variable respectivement entre une valeur nulle et une valeur maximale dans l'application plus particulièrement envisagée d'une pompe doseuse à débit réglable). De tels moyens de réglage peuvent aisément et simplement être réalisés en prévoyant, dans un mode de réalisation préféré, que l'agencement d'arbre de sortie du joint d'Oldham est monté sur un chariot apte à coulisser linéairement sur au moins une glissière et les moyens de commande comprennent un système vis-écrou interposé entre le support coulissant et un point fixe du dispositif. Il est également possible de prévoir, pour éviter un déréglage intempestif du dispositif préréglé sur une valeur choisie, des moyens de blocage, notamment une vis de blocage, pour bloquer le chariot dans une position correspondant à une amplitude donnée du mouvement de l'organe mené. Dans un exemple de réalisation particulier, on prévoit que l'agencement d'arbre d'entrée du joint d'Oldham comprend un arbre d'entrée fixe d'axe fixe et une cage d'entrée montée à rotation folle sur ledit arbre, ladite cage d'entrée possédant une paroi frontale équipée d'une gorge de réception d'une première clavette du plateau discoidal, et que l'agencement d'arbre de sortie du joint d'Olhdam comprend un arbre de sortie solidaire du chariot et une cage de sortie montée à rotation folle sur ledit arbre, ladite cage de sortie possédant une paroi frontale équipée d'une gorge de réception d'une seconde clavette décalée angulairement de 90 ' par rapport à la première clavette, du plateau discoldal. Ce grâce à quoi, la mise en oeuvre des moyens conformément à l'invention permet d'obtenir un disposi- tif de transmission de mouvement du genre visé au pré- ambule qui est réglable sans difficulté dans une plage d'amplitudes allant de O à 100 % d'une valeur nominale avec un rendement élevé sensiblement indépendant de la valeur de réglage choisie, qui comporte des mécanismes simples constitués de pièces faciles à usiner et à assembler, réalisable avec des masses réduites en mouvement alternatif et/ou excentré, et qui finalement est d'un fonctionnement fiable, avec peu de pièces d'usure et qui ne nécessite pas un entretien onéreux. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit d'un exemple préféré de réalisation donné uniquement à titre d'exemple purement illustratif et représenté sur le dessin annexé dont la figure unique en montre une vue en coupe. Sur cette figure, un arbre menant 1 est accouplé à un organe mené 2 par le dispositif de transmission de mouvement conforme à l'invention, désigné dans son en- semble par la référence 3, de manière telle que le mou- vement de rotation de l'arbre menant 1 soit transformé, par le dispositif de transmission de mouvement 3, en un mouvement alternatif linéaire de va-et-vient de l'organe mené 2 (par exemple organe de pompage ou bras d'entraî- nement de l'organe de pompage d'une pompe doseuse). Dans le dispositif 3, l'arbre menant 1 est équi- pé, en bout, d'une vis sans fin 4 engrenant avec un en- grenage 5 solidaire d'une cage 6 montée folle (par l'in- termédiaire de roulements à billes et/ou à rouleaux) sur un arbre fixe 7 d'axe fixe A perpendiculaire à l'axe de l'arbre menant 1 Dans l'exemple représenté, l'engrenage 5 est réalisé sous forme d'une denture annulaire soli- daire de la paroi latérale de la cage 6. La cage 6 et l'arbre fixe 7 constituent un agencement d'arbre d'entrée d'un joint d'Oldham 8 possédant un agencement d'arbre de sortie situé en regard et constitué, de façon analogue, par un arbre fixe 9 d'axe B sur lequel est montée folle, par l'intermédiaire de roulements à billes et/ou à rouleaux, une cage 10. Pour accoupler entre eux, de façon rotative, les deux agencements d'arbre, un plateau intermédiaire 11 est interposé entre les deux cages 6 et 10; le plateau 11, de forme discoidale, est muni, sur ses faces prin- cipales opposées, de deux clavettes 12, 13 décalées angulairement de 90 l'une par rapport à l'autre et engagées, à glissement sans frottement et sans jeu, respectivement dans deux gorges diamétrales 14 et 15 prévues dans les faces frontales respectives des cages 6 et 10. L'arbre 9 est porté par un support ou chariot 16 monté sur des glissières 17 pour être mobile selon une direction (double flèche 18) penpendiculaire aux axes A et B Les moyens commandant le déplacement peuvent être constitués par une tige filetée 19 s'étendant selon la direction 18 qui est engagée dans un logement taraudé du support 16 et que l'on peut faire tourner (double flèche 20) sur elle-même pour provoquer le coulissement du support 16. Une bielle 21, s'étendant sensiblement transver- salement à l'axe A, possède une tête de bielle 22 évidée qui est emboîtée coaxialement à libre rotation sur le plateau discoldal 11 qui forme alors moyeu A son autre extrémité, la bielle 21 est montée à libre rotation sur une goupille 23 solidaire d'un piston 24 mobile, selon une direction linéaire (double flèche 25) sensiblement perpendiculaire à l'axe A, dans une pièce de guidage fixe 26 formant cylindre Le piston 24 est solidaire de ou accouplé à l'organe mené 2. L'ensemble du dispositif peut être abrité dans un carter 27 qui est traversé par l'arbre menant 1 et qui supporte la pièce de guidage 26 constituant une traversée pour la transmission du mouvement de sortie. On prévoit également une vis de blocage 28 associée au chariot 16 et accessible de l'extérieur à travers le carter 27 Cette vis permet de bloquer le chariot 16 dans toute position souhaitée et d'éviter le déplacement inopiné et intempestif du chariot, et donc une modification non souhaitée de l'amplitude de la course de l'organe mené 2. Lorsque, par action sur la tige de commande 19, on amène l'axe B à être coaxial à l'axe A, le plateau 11 est centré et tourne avec un mouvement de rotation cen- tré sur l'axe A-B; la bielle 21 n'est alors animée d'aucun mouvement et l'organe mené est immobile (position 0). Lorsque le chariot 16 est déplacé dans un sens ou dans l'autre à partir de cette position 0, les axes A et B ne sont plus coaxiaux et le plateau 11 tourne de façon excentrée et l'excentrement est d 'autant plus important que l'écartement des axes A et B est lui-même plus important Ce mouvement de rotation excentrée de la tête de bielle 22 se traduit par un mouvement linéaire de va-et-vient du piston 24 et de l'organe mené 2, avec une amplitude fonction du mouvement excentré du plateau 11 et donc de l'écartement des axes A et B. Comme il va de soi et comme il résulte d'ail- leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réa- lisation qui ont été plus particulièrement envisagés elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 Dispositif de transmission de mouvement agencé pour convertir un mouvement de rotation d'un arbre menant ( 1) en un mouvement linéaire de va-et-vient ( 25) d'amplitude réglable d'un organe mené ( 2), caractérisé en ce qu'il comprend: un joint d'Oldham ( 8) comportant un agencement d'arbre d'entrée ( 6, 7) d'axe (A) fixe constituant l'arbre menant ou entraîné par l'arbre menant, un agencement d'arbre de sortie ( 9, 10) d'axe (B) parallèle à l'agencement d'arbre d'entrée et un plateau discoldal ( 11) d'accouplement en rotation des deux agencements d'arbre d'entrée et de sortie, des moyens ( 16, 17, 19) de commande pour déplacer ( 18) l'agencement d'arbre de sortie ( 9, 10) transversale- ment à l'axe fixe (A) et de façon continue entre une position initiale pour laquelle l'agencement d'arbre de sortie est coaxial à l'agencement d'arbre d'entrée et le plateau est animé d'un mouvement de rotation centrée sur l'axe de l'agencement d'arbre d'entrée et une position finale pour laquelle l'agencement d'arbre de sortie est décalé transversalement d'une valeur maximale par rapport à l'agencement d'arbre d'entrée et le plateau est animé d'un mouvement de rotation excentrée avec un taux d'excentrement maximum, une bielle d'accouplement ( 21) munie d'une tête de bielle ( 22) entourant coaxialement à libre rotation le plateau discoldal ( 11) formant moyeu, et un piston ( 24) solidaire dudit organe mené ( 2) et déplaçable linéairement selon une direction ( 25) sensiblement perpendiculaire à l'axe (A) de l'agence- ment d'arbre d'entrée et accouplé (en 23) à l'extrémité libre de la susdite bielle, ce grâce à quoi le mouvement de va-et- vient ( 25) de l'organe mené est réglable en amplitude de O à 100 % de sa valeur nominale par déplacement de l'agencement d'arbre de sortie ( 9 r 10) du joint d'Oldham ( 8) entre respectivement les susdites positions initiale et finale sous l'action des moyens de commande. 2 Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'agencement d'arbre de sortie ( 9, 10) du joint d'Oldham ( 8) est monté sur un chariot ( 16) apte à coulisser linéairement sur au moins une glissière ( 17) et en ce que les moyens de commande comprennent un système vis-écrou ( 19) interposé entre le support coulissant et un point fixe ( 27) du dispositif. 3 Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce qu'il comporte en outre des moyens de blocage ( 28), notamment une vis de blocage, pour bloquer le chariot ( 16) dans une position correspondant à une amplitude donnée du mouvement de l'organe mené ( 2). 4 Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'agencement d'arbre d'entrée ( 6, 7) du joint d'Oldham ( 8) comprend un arbre d'entrée fixe ( 7) d'axe fixe (A) et une cage d'entrée ( 6) montée à rotation folle sur ledit arbre ( 7), ladite cage d'entrée ( 6) possédant une paroi frontale équipée d'une gorge ( 14) de réception d'une première clavette ( 12) du plateau discoidal ( 11), et en ce que l'agencement d'arbre de sortie ( 9, 10) du joint d'Oldham ( 8) comprend un arbre de sortie ( 9) solidaire du chariot ( 16) et une cage de sortie ( 10) montée à rotation folle sur ledit arbre ( 9), ladite cage de sortie ( 10) possédant une paroi frontale équipée d'une gorge ( 15) de réception d'une seconde clavette ( 13) décalée angulairement de 90-30 par rapport à la première clavette ( 12), du plateau discoîdal ( 11). Dispositif selon la revendication 4, caracté- risé en ce que la cage d'entrée ( 6) est pourvue d'une denture annulaire ( 5) et en ce que l'arbre menant ( 1)35 s'étend perpendiculairement à l'axe (A) de l'arbre d'entrée ( 7) et est muni d'une vis sans fin ( 4) engrenant avec ladite denture ( 5) de la cage d'entrée (M). 6 Pompe doseuse à débit réglable entre O et % d'une valeur nominale, cette pompe étant entraînée par un arbre tournant, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un dispositif de transmission de mouvement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.