Brevet FR2693530A1 — publié le 19940114

L'invention concerne le perfectionnement d'un dispositif de transmission de mouvement et de travail dit a crémaillère. La crémaillère consiste a transformer un mouvement généralement rectiligne en un mouvement circulaire ou réciproquement; le mouvement rectiligne est réalisé traditionnellement par une barre de métal comportant des dents qui s'engrènent dans celles d'une roue dentée dont l'axe de rotation est perpendiculaire a la direction qui est aussi le sens de déplacement de la barre; lorsque la barre se déplace7 elle entratne la roue dentée en rotation; une des caractéristiques de ce type de transmission est que la barre ne pouvant entre de longueur infinie7 elle ne peut convenir qu'a des mouvements alternatifs; une autre caractéristique est .qu'elle est lourde et conteuse a mettre en oeuvrer êe pour la transmission de faibles puissances; il est motteux de faire une protection anticorrosion et une lubrification efficaces car cela nécessite des carters de grande dimension qui alourdissent l'ensemble; enfin s'il nwy a pas de carter il y a risque de blocage et de dégradation des dents par des corps étrangers qui viennent se coincer entre la roue et la barre.Il existe des transmissions a crémaillère faites a partir dune courroie crantée fixée sur une plaque métallique et qui engrène sur une roue dentée dont la forme des dents est adaptée au pas de la courroie; le problème est que ces courroies crantées sont tout d'abord faites pour transmettre des mouvements entre roues dentées dont elles épousent la forme, l'effort étant transmis a travers un nombre important de dents réduisant notablement l'effort supporté par chacune d'elles; en conséquence, la crémaillère fabriquée a partir d'une courroie crantée comme nous l'avons décrite7 ne permet pas de transmettre d'efforts comparables, a ceux qui sont habituellement demandés a une courroie crantée7 parce qu'il est transmis seulement par le contact d'une ou deux dents entre elles; s'il est possible de transmettre un mouvement par ce dispositif7 la puissance transmissible inférieure au quart de ce qui est possible avec la courroie crantée employée lorsqu'elle est normalement utilisée. L'objet de l'invention est de proposer un dispositif de transmission a crémaillère économique et ne présentant plus les inconvénients que nous venons de citer. La Fiv.1 représente une portion de longueur de crémaillère selon l'invention en vue perpective avec une partie éclatée pour en montrer les éléments qui la composent. La Fig.2 représente une coupe de l'extrémité de la crémaillère parallèlement a sa direction principale. La Fig.3 représente une coupe de la crémaillère avec la roue dentée en position de fonctionnement selon l'invention. La Fig.4 représente une variante du dispositif de transmission a crémaillère selon l'invention La Fig.5 représente une autre variante du dispositif de transmission a crémaillère selon l'invention. L'invention consiste a utiliser pour la crémaillère Fiv.1 une courroie crantée (1) qui s'appuie sur une barre support (2) rectiligne rigide par l'intermédiaire d'une bande (3) de matériau élastique, ou compressible élastique d'épaisseur sensiblement constante, que nous appellerons ci-après bande élastique (3), et dont l'épaisseur (4) se situe, a titre d'exemple, entre trois et six fois l'épaisseur totale (5) de la courroie crantée (i), sans que l'on puisse considérer toutefois que cette fourchette de valeur constitue une limite du domaine d'application du dispositif.La courroie crantée () Fig.2 et Fig.1 est liée mécaniquement a la barre rigide (2); il existe toute une série de moyens pour la fixer et nous allons en décrire un exemple sans qu'il puisse entre limitatif; dans une version préférée de l'invention, la bande élastique (3) est fixée sur la barre (2) par collage tandis que la courroie (1) est posée dessus et fixée par ses extrémités (h) a la barre (2) par l'intermédiaire d'un axe (7) perpendiculaire a la direction (8) de la barre (2) et de la courroie () permettant à cette dernière de s'orienter en fonction des contraintes qu'elle subit; dans une variante de cette invention la courroie crantée (1) est collée sur la bande élastique (3) qui est elle mEme collée sur la barre rigide (2). On peut appliquer sur cette courroie crantée (1) Fît.3 une roue dentée (9) de forme appropriée à la courroie crantée (1) et qu'on peut trouver dans le commerce; cette roue dentée (9) tourne autour d'un axe (0) placé perpendiculairement a la direction (8) de la courroie crantée (1) et à une distance (-11) du creux des dents (12) de la courroie crantée (1) lorsqu'elle est au repos inférieure au rayon maximum (3) de la roue dentée (9) correspondant au sommet des dents (14); dans ces conditions la roue dentée (9) déforme la courroie crantée () qui s'enfonce dans la bande élastique (3) de manière à ce qu'un nombre plus important de dents (12) de la courroie crantée soit en contact avec celles (14) de la roue dentée (9).Si bien qu'il n'y a plus besoin d'ajuster avec précision la distance ('Il) de la courroie crantée (i) à l'axe (10) de la roue dentée (9) et la présence d'un nombre plus important de dents (14) de la roue dentée (9) en contact avec celles de la courroie crantée () permet d'augmenter considérablement la puissance transmissible. On obtient ainsi couramment trois dents minimum en contact avec celles de l'autre partie. Les corps étrangers pouvant s'interposer entre les dents (12) et (14) en cours de fonctionnement peuvent etre absorbés par une simple déformation supplémentaire de la bande élastique (3) sans risque de lisse dans la mesure où leur dimension n'est pas incompatible avec la capacité de compression de cette dernière.Dans une version préférée de l'invention la barre (2) Fit..1 est contituée d'un profilé (2) en forme de "U" à l'intérieur duquel est fixé la bande élastique (3) qui occupe la largeur interne (16) du profilé (2) et sur lequel est posé la courroie crantée () qui a la mEme largeur que la bande élastique (3); la hauteur (4) de la bande élastique (3) cumulée avec l'épaisseur (5) de la courroie crantée (1) est de préférence inférieure à la hauteur (17) des joues (19) du profilé (2) formant les branches parallèles du "U"; les extrémités (6) Fig.2 de la courroie (1) sont fixées par des cavaliers (18) à un axe (7) passant à travers les joues (19) du profilé (2) pour permettre a la courroie crantée (1) de s'aligner en direction de l'effort pour que les points d'attache des cavaliers (18) sur la courroie crantée travaillent essentiellement au cisaillement; la roue dentée (9) Fig.3 qui a sensiblement la largeur interne (16) Fi.g du profilé (2) s'engrène Fig.3 dans la courroie crantée () en la déformant et en écrasant la bande élastique (3);La longueur de courroie crantée (1) admise entre les extrémités (6) Fig.1 doit tenir compte du niveau de déformation imprimé a la courroie crantée (-1) Fig.3 par la roue dentée (9) sans que cela ait besoin d'être déterminé avec grande précision parce que les différences de longueur peuvent Etre compensées par la déformation de la bande élastique (3) non seulement au contact de la roue dentée (q) mais aussi dans son voisinage; le profilé (2) doit disposer, si possible au droit de la roue dentée (9), d'au moins un appui (20) constitué, par exemple d'une glissière, permettant de maintenir le profilé (2) à distance sensiblement constante de l'axe (10) de la roue dentée (9)t pour contrebalancer la poussée de la roue dentée (9) et pour éviter la déforma. du profilé (2) qui ne serait pas souhaitable.La bande élastique (3) peut etre réalisée à partir d'un nombre de matériaux très variés; on utilise généralement des matériau synthétiques cellulaires souples à cellules fermées qui soient compressibles mais qui soient susceptibles de retrouver leur volume initial dès que l'effort de compression cesse; dans une version préférée de l'invention7 on utilise une mousse de néoprène à cellules fermées dont l'épaisseur est au moins du double de la compression maximum imposée par la roue dentée. R titre d'exemple dans une application ou la crémaillère sert à transmettre un effort musculaire, on a choisi un néoprène de dureté 40 Shore B plus ou moins 10 Shore B et une densité de mousse de 180ka par mètre cube plus ou moins 20kg par mètre cube; dans ces conditions on a au minimum trois dents d'un élément de la transmission qui sont en contact avec au minimum trois dents de l'élément qui fait face. Mais en fonction de l'effort à transmettre on peut faire varier considérablement ces caractéristiques qui sont généralement déterminées expérimentalement; on peut augmenter ou diminuer l'épaisseur de la bande, sa dureté ou sa densité, en fonction des caractéristiques des dents (1Z) Fig.3 de la courroie crantée () notamment leur pas qui permet de préciser la profondeur d'enfoncement de la roue dentée (9). Le meme principe peut aussi être utilisé pour des crémaillères dont le profil est en arc de cercle de faible courbure par rapport à la roue dentée; ce peut entre de préférence un profil convexe; pour fixer les idées on pourrait dire que le rayon de courbure de la crémaillère est dans ce cas au moins di fois celui de la roue dentée; ce type de crémaillère se déplace en pivotant autour d'un axe situé à son centre de courbure. Dans une variante de l'invention Fig.4, il est possible d'utiliser le même principe de courroie crantée (21) associée par collage à une bande élastique (22) de forte épaisseur sans qu'elle soit pour autant fiée à une barre rigide; on fait passer celle-ci entre une roue dentée (23) du ctité de la courroie crantée (21) et, par exemple, une roue lisse (24) du cté de la bande élastique (22): la distance entre la roue lisse (24) et la roue dentée (23) étant inférieure à l'épaisseur (25) combinée de la courroie crantée (21) et de la bande élastique (22); dans l'hypothèse ùr par exemple, l'on utilise une roue dentée (23) motorisée il est possible de soulever une charge mettant la courroie crantée (21) sous tension et de l'abaisser de me nie; la partie de courroie crantée (21 > qui se trouve du coté (26) opposé à la chars par rapport à la roue dentée (23) peut trouver sa place dans un fourreau (27) dans lequel la courroie crantée et la bande élastique peuvent se lover; dans une autre variante on peut utiliser deux courroies crantées (28) et (29) collées sur les faces opposées d'une bande élastique (30), avec deux roues crantées (31) et (32) dont la distance (33) du sommet de leurs dents se faisant face est inférieure à l'épaisseur cumulée (34) de la bande élastique (30) et des courroies crantée (28) et (29). Dans une variante de l'invention la courroie crantée peut etre remplacée par une chaine à maillons articulés sur des axes du type de la channe de bicyclette. Revendications 1-Dispositif de transmission à crémaillère utilisant deux éléments constitués d'une roue dentée (9) et d'une courroie crantée (1) caractérisé en ce qu'une bande élastique (3) est associée à la courroie crantée (1) de manière à ce que la courroie crantée (1) puisse épouser partiellement la forme de la roue dentée (9), gracie à la déformation de la bande élastique, obtenue par au moins un guidage approprié (20), de la courroie crantée (1) et de la bande élastique (3), de manière à ce que la distance (11) entre le creux des dents (12) de la courroie crantée (1), lorsqu'elle n'est pas déformée, et l'axe (10) de la roue dentée (9) soit inférieur au rayon (13) de la roue dentée (9), afin qu'au moins trois dents d'un élément de la transmission soient en contact avec au moins trois dents de l'autre élément de la dite transmission. 2-Dispositif de transmission à crémaillère suivant la première revendication, caractérisé en ce que la bande élastique (3) est associée à une barre rigide (2) qui sert à son guidage qui est rectiligne. 3-Dispositif de transmission à crémaillère, suivant la revendication précédente, caractérisé en ce que la bande élastique (3) est collée sur la barre rigide (2) et que la courroie crantée (1) est fixée à ses extrémités (6) à la barre rigide (2). 4-Dispositif de transmission à crémaillère, suivant la revendication précédente, caractérisé en ce que la courroie crantée (1) est fixée en son extrémité par un cavalier (18) articulé autour d'un axe (7) perpendiculaire à la direction principale (8) de la courroie (1). 5-Dispositif de transmission à crémaillère, suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la courroie crantée (1) est fixée par collage sur la bande élastique (3) elle êe fixée par collage sur la barre rigide. 6-Dispositif de transmission à crémaillère, suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bande élastique est en mousse de néoprène de dureté 40 shore B plus ou moins 10 shore B et une densité de mousse de 180 Kg au mètre cube plus ou moins 20 Kg au mètre cube. 7-Dispositif de transmission, suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la barre rigide est un profilé (2) en forme de "U" dont les joues (19) ont une hauteur (17) supérieure à la hauteur (4) de la bande élastique cumulée avec l'épaisseur (5) de la courroie crantée. 8-Dispositif de transmission, suivant l'une quelconque des revendications précédentes7 caractérisé en ce que la crémaillère présente une faible courbure et pivote autour d'un axe au lieu de se déplacer en translation. 9-Dispositif de transmission à crémaillère suivant la première revendication, caractérisé en ce que le guidage de la courroie crantée (21) et de la bande élastique (22) est obtenu par une roue lisse (24) laissant entre elle et la roue dentée (23) un espace inférieur à l'épaisseur combinée (25) de la bande élastique (22) et de la courroie crantée (21) soit grace à une deuxième roue dentée (31) associée à une autre courroie crantée (28) placée en opposition à la première. 10-Dispositif à crémaillère suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la courroie crantée est remplacée par une chaine à maillons articulés sur des axes.