Brevet FR2693926A1 — publié le 19940128

" Vibrateur rotatif unidirectionnel " La présente invention est relative à un dispositif vibrant qui permet des conditions d'utilisation très sensiblement améliorées vis-à-vis des réalisations actuellement connues dans la technique. De nombreuses machines vibrantes destinées au transport, au tamisage ou à la distribution de produits grenus ou pulvérulents, sont munies de vibrateurs rotatifs à masses déséquilibrées. Lorsque le fonctionnement des-dites machines nécessite qu'elles soient sollicitées par une force vibratoire unidirectionnelle, dnux vibrateurs rotatifs semblables à masses déséquilibrées, et de sens de rotation opposé, peuvent être utilisés, de telle façon que les -forces vibratoires générées par- chaque vibrateur se combinent par annulation réciproque des composantes transversales, en une force résultante sinusoïdale de direction constante. Outre que ce dispositif requiert deux vibrateurs, ceux-ci doivent faire l'objet d'un montage précis, généralement symétrique relativement à l'organe à mettre en mouvement, au risque de compromettre le synchronisme des vibrateurs. Une autre façon d'appliquer une force vibratoire unidirectionnelle à une machine, consiste à utiliser un vibrateur comportant des masses déséquilibrées également réparties sur deux axes parallèles, les-dits axes étant reliés entre eux par un jeu de roues dentées, l'un des axes étant lui-même relié à une unité motrice, le plus souvent électrique, distincte de l'unité vibrante Les axes tournant en sens opposé, les masses déséquilibrées génèrent de la même façon que précédemment une force résultante sinusoïdale et de direction constante Ce dispositif requiert également deux unités distinctes, l'unité vibrante étant elle-même relativement volumineuse et onéreuse, puisque comportant deux axes, soit quatre paliers de rotation. Un troisième mode d'excitation vibratoire unidirectionnelle est le vibrateur électromagnétique. Compte-tenu des amplitudes généralement faibles générées par ce type de vibrateur, leur poids est voisin de la moitié du poids à vibrer, ce qui en fait des appareils particulièrement lourds et onéreux. La présente invention concerne une unité vibrante qui pallie les désavantages des solutions antérieures, en permettant la génération d'une force vibratoire sinusoïdale unidirectionnelle à partir d'un seul axe portant des masses déséquilibrées, l'unité vibrante et l'unité motrice pouvant être aisément combinées en un seul appareil léger et de faible encombrement. A cet effet, le vibrateur considéré comprenant une flasque avec roulement central supportant un arbre moteur entrainant en rotation directe une masse déséquilibrée, se caractérise en ce que l'arbre moteur entraine en rotation opposée, une masse déséquilibrée coaxiale équivalente, par l'intermédiaire d'une transmission avec renversement et d'une transmission sans renversement, relayées par un arbre de rappel sur roulement monté sur la flasque, les deux masses déséquilibrées générant une résultante vibratoire unidirectionnelle, de direction et d'amplitude prédéterminées. Selon une caractéristique particulière, le rapport d'une transmission étant a, le rapport de l'autre transmission est égal à 1/a, de façon à ce que les masses déséquilibrées tournent à la même vitesse Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les rapports de transmission sont égaux à l'unité. Selon une autre caractéristique de l'invention, les transmissions fonctionnent sans glissement. D'autres caractéristiques d'un vibrateur établi conformément à l'invention, apparaîtront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue d'ensemble de dessus du vibrateur, représenté en cours de montage. La figure 2 est une vue en coupe selon la ligne I-I de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1. Les figures 4 et 5 indiquent des positions particulières des masses déséquilibrées- La figure 6 montre un dispositif alternatif à celui de la figure 2. Dans l'exemple de réalisation représenté sur ces figures, le vibrateur considéré comporte un carter 1 dans lequel sont usinés le logement de roulement 2, les faces 3 et 4, ainsi que la gorge 6 Le carter 1 comporte en outre des perçages borgnes filetés 7 dans les bossages 8. Un second carter 9 présente les faces usinées 10 et 11, la gorge 12 ainsi que les alésages lisses 13 en correspondance des trous borgnes 7. Une flasque circulaire 14 est solidaire d'une embase 15, comportant deux faces d'appui 16 et deux alésages 17 de passage de boulons de fixation non représentés, symétriques relativement à l'axe de symétrie 44, passant par le centre de la flasque 14 et normal au plan de base des faces d'appui 16. La flasque 14 comporte en outre les épaulements 18 et 19, les logements à roulement 20 et 21, ainsi que des alésages lisses 22 en'correspondance des alésages 13 du carter 9, et des perçages filetés 7 du carter 1. Des vis non représentées assemblent les carters 1 et 9, et la flasque 14, l'épaulement 18 de la flasque 14 venant au contact des faces 3 et 4 du carter 1, et l'épaulement 19 de la flasque 14 venant au contact des faces 10 et 11 du carter 9, les joints toriques 24 et trouvant place dans les gorges 6 et 12 respectivement. Le logement central 20 de la flasque 14 reçoit un roulement à billes 26 dans lequel prend place l'arbre moteur 27, supporté d'autre part par le roulement à billes 28 logé dans le logement 2 du carter 1. D'un côté de la flasque 14, l'arbre moteur 27 comporte un épaulement 29 contre lequel s'appuie une masse de forme demi-circulaire, solidairée een rotation de l'arbre moteur 27 par clavetage. Un pignon 32 à denture droite ou hélicoïdale est interposé entre la masse 30 et le roulement 26, et fixé en rotation sur l'axe moteur 27 par clavetage Il engrène sur un pignon 40, solidaire d'un axe de rappel 39, monté sur le roulement à billes 38 logé dans le logement 21 de la flasque 14. A l'autre extrémité de l'arbre de rappel 39 est fixée une roue dentée 41, entrainant en rotation une roue dentée 37 par l'intermédiaire d'une courroie à simple denture 42. La roue dentée 37 est solidaire de la masse demi-circulaire 36, dont le logement 35 reçoit le roulement à billes 34, monté sur la réduction 33 de l'arbre moteur 27 Centrée sur l'arbre moteur 27, la roue dentée 37 n'est pas en contact avec ce dernier. Les pignons 32 et 40 constituent la transmission avec renversement 50, de rapport 1, et fonctionnant sans glissement, autolubrifiante, représentée en figure 2. Les roues dentées 41 et 37, et la courroie à simple denture 42 constituent la transmission sans renversement 51, de rapport 1, fonctionnant également sans glissement, représentée en figure 3. L'arbre moteur 27 supporte le rotor d'un moteur électrique 43 logé dans le carter 1. Les masses 30 et 36 sont montées en conjonction dans la position représentée sur les figures 2 et 3. Le fonctionnement du vibrateur décrit dans l'exemple exposé ci-dessus est le suivant: Le moteur électrique 43 entraine en rotation l'arbre moteur 27, entrainant lui-même-la masse 30, et le train d'engrenages constiué par les pignons 32 et 40. Le pignon 40 entraine en rotation l'arbre de rappel 39 et la roue dentée 41, dans le sens opposé à l'arbre moteur 27. La roue dentée 41 entraîne en rotation la roue dentée 37 et la masse 36, par l'intermédiaire de la courroie 42, dans le même sens que l'arbre de rappel 39. Les masses 30 et 36, tournant en sens opposé, et à la même vitesse, sont toujours symétriques relativement à un axe de vibration 45, passant par le centre de rotation et coïncidant avec l'axe de symétrie des masses lorsqu'elles sont en position de conjonction. Les figures 2, 3 et 4 représentent le cas particulier ou l'axe de vibration 45 coïncide avec l'axe de symétrie 44, la figure 4 représentant la position de conjonction des masses 30 et 36 après une rotation d'un demi-tour. La figure 5 représente la position des masses 30 et 36 à l'instant quelconque t, dans le cas ou l'axe de vibration 45 fait avec l'axe de symétrie 44 l'angle ce préétabli lors du montage du vibrateur. La réaction centrifuge F à laquelle est soumise une masse à l'instant t peut se décomposer dans son plan selon la direction de l'axe de vibration 45 en une composante Fv, et selon la direction perpendiculaire à l'axe 45 en une composante Fh Compte tenu de la symétrie des masses 30 et 36 relativement à l'axe de vibration 45, les 2 composantes Fh s'équilibrent mutuellement, et la réaction centrifuge du système est une force sinusoïdale unidirectionnelle égale à 2 Fv, dont la direction constante est l'axe 45, l'amplitude est 2 F, et la zone d'application le roulement 26. Alternativement, la figure 6 représente un assemblage dans lequel la transmission-avec renversement est constituée des roues dentées 46 et 47, deux galets dentés de rappel 48 et une courroie à double denture 49 assurant la transmission avec renversement de rapport 1, entre l'arbre moteur 27 et l'arbre de rappel 39. Bien entendu, il va de soi que l'invention ne se limite pas aux seuls modes de réalisation plus spécialement décrits et représentés; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. Notamment, il est clair que les pignons, roues dentées, courroies, peuvent avoir des caractéristiques d'entraînement quelconques, pour autant que les rapports de transmission soient respectés, et seront en acier ou tout autre métal ou alliage approprié, ou toute résine synthétique, matière plastique ou composite, ou une combinaison quelconque de ce qui précède. Une transmission par courroie pourra comporter un galet de tension, une chaine pouvant par ailleurs être substituée à la courroie, et les roues dentées pouvant comporter des flasques de guidage. Les masses 30 et 36 pourront être réglables par adjonction ou retrait de lamelles ou plaquettes métalliques, ou par tout autre moyen susceptible de modifier leur masse ou leur barycentre. La transmission avec renversement pourra se situer d'un coté quelconque de la flasque 14 L'embase 15 pourra être solidaire de l'un au moins des carters et comporter un nombre différent de trous de fixation. Les roulements pourront être de type quelconque, rigides à billes, à rouleaux cylindriques, à rotule sur billes ou rouleaux, à billes à contact oblique, à rouleaux coniques, ou autres, sans sortir du cadre de la présente invention. A partir d'éléments mécaniques par ailleurs connus, on réalise ainsi un vibrateur rotatif compact et léger, à masses déséquilibrées coaxiales, dont la force excitatrice est unidirectionnelle, de direction et d'amplitude prédéterminees. REVENDICATIONS 1 Vibrateur rotatif comprenant une flasque ( 14) portant un roulement central ( 26) supportant un arbre moteur ( 27) entraînant en rotation directe une masse déséquilibrée ( 30), caractérisé en ce que l'arbre moteur ( 27) entraîne en rotation opposée et à la même vitesse une masse déséquilibrée équivalente et coaxiale ( 36), par l'intermédiaire d'une transmission avec renversement ( 50) et d'une transmission sans renversement ( 51) relayées par un arbre de rappel ( 39) monté sur un roulement ( 38) logé sur la flasque ( 14), les transmissions ( 50,51) fonctionnant sans glissement. 2 Vibrateur rotatif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la transmission sans renversement ( 51) de rapport 1/a est composée d'une roue dentée ( 41) solidaire de l'arbre de rappel ( 39), d'une roue dentée ( 37) centrée sans contact sur l'arbre moteur ( 27) et solidaire d'une masse déséquilibrée ( 36) montée sur l'arbre moteur ( 27) par l'intermédiaire d'un roulement ( 34), les roues dentées étant reliées par une courroie à simple denture ( 42). 3 Vibrateur rotatif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la transmission avec renversement( 50) de rapport a est composée d'un pignon ( 32) solidaire de l'arbre moteur ( 27), engrenant sur un pignon ( 40) solidaire de l'arbre de rappel ( 39). 4 Vibrateur rotatif selon la revendication 3 caractérisé en ce que la transmission avec renversement( 50) de rapport a composée de pignons ( 32,40) est autolubrifiante. 5 Vibrateur rotatif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la transmission avec renversement( 50) de rapport a est composée d'une roue dentée ( 46) solidaire de l'arbre moteur ( 27), d'une roue dentée ( 47) solidaire de l'arbre de rappel ( 39), les roues dentées ( 46,47) étant reliées en renversement par une courroie ( 49) à double denture et deux galets dentés de rappel( 48). 6 Vibrateur rotatif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'un carter ( 1) solidaire de la flasque ( 14) abrite un moteur ( 43) électrique, hydraulique ou pneumatique, entraînant l'arbre moteur ( 27). 7 Vibrateur rotatif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que l'arbre moteur ( 27) est entrainé en rotation de l'extérieur d'un carter ( 1) solidaire de la flasque ( 14), par un moteur ( 43) électrique, hydraulique ou pneumatique, indépendant. 8 Vibrateur rotatif selon -l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le rapport de la transmission avec renversement( 50), et le rapport de la transmission sans renversement( 51) sont égaux à 1.