Brevet FR2737759A1 — publié le 19970214

DISPOSITIF DE CONVERSION D'UN MOUVEMENT DE ROTATION EN UN MOUVEMENT DE TRANSLATION CYCLIQUE La présente invention concerne un dispositif de conversion d'un mouvement de rotation en un mouvement de translation cyclique d'une pièce suivant une courbe fermée comportant une section à trajet pratiquement linéaire. Dans beaucoup de domaines il est nécessaire de pouvoir transformer un mouvement de rotation, continu ou intermittent, en un mouvement de translation cyclique, comportant une section à trajet pratiquement linéaire. Un tel dispositif de conversion de mouvement peut être notamment appliqué à des véhicules tous terrains pour déplacer des bras d'appui sur le sol, ou bien encore à des machines industrielles telles que des machines de conditionnement, de bouchage, etc ..., pour déplacer des objets suivant un trajet rectiligne. La présente invention à pour but de fournir un dispositif de ce genre, d'une conception relativement simple, et d'une grande fiabilité. A cet effet, le dispositif de conversion d'un mouvement de rotation en un mouvement de translation cyclique d'une pièce suivant une courbe fermée comportant une section AB à trajet pratiquement linéaire, caractérisé en ce qu'il comporte une roue d'entraînement mue en rotation sur un bâti, une roue dentée centrale fixée au bâti et centrée sur l'axe de rotation de la roue d'entraînement, un nombre n de systèmes d'engrenages satellites répartis régulièrement autour de l'axe de rotation de la roue d'entraînement, c'est-à-dire en étant décalés angulairement les uns des autres d'un même angle a égal à 360"/n, chaque système d'engrenages satellites comprenant une roue dentée satellite primaire montée à rotation sur la roue d'entraînement autour d'un axe situé à une distance (ou rayon primaire) R de l'axe de rotation de la roue d'entraînement, cette roue dentée satellite primaire étant accouplée à la roue dentée centrale fixe de manière à tourner sur elle-même avec un rapport de transmission primaire entre les roues fixe et satellite égal à un nombre entier, de telle façon que la roue satellite primaire effectue plusieurs tours sur elle-même à chaque tour de la roue d'entraînement, une roue dentée satellite secondaire qui est solidaire de la pièce et qui est montée à rotation sur un support solidaire de la roue dentée satellite primaire et pivotant autour de l'axe de rotation de cette dernière, l'axe de rotation de la roue dentée satellite secondaire étant situé à une distance (ou rayon secondaire) r, correspondant à la longueur du support, de l'axe de rotation de la roue dentée satellite primaire, une roue dentée fixée à la roue d'entraînement, coaxiale avec l'axe de la roue dentée satellite primaire et traversée par celui-ci, et un moyen de liaison mécanique entre la roue dentée fixée à la roue d'entraînement et la roue dentée satellite secondaire de manière à faire tourner cette roue, autour de son axe, en sens inverse du sens de rotation de la roue dentée satellite primaire avec un rapport de transmission secondaire entre la roue satellite secondaire et la roue dentée fixe, de telle façon que, par suite de la compensation des mouvements de rotation, la roue dentée satellite secondaire et par conséquent la pièce se déplacent en conservant une orientation constante dans l'espace, et que le mouvement de pivotement du support de la roue dentée satellite secondaire autour de l'axe de la roue dentée satellite primaire, compense le mouvement de l'axe suivant le cercle de rayon R et que l'axe de la roue dentée satellite secondaire se déplace suivant la section AB à trajet pratiquement linéaire s'étendant suivant une corde du cercle de rayon R, une partie de cette corde ou bien au-delà de part et d'autre de cette corde. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel - La figure 1 est une vue en élévation schématique d'un dispositif suivant l'invention pour la conversion d'un mouvement de rotation en un mouvement de translation cyclique d'une pièce suivant une courbe fermée comportant une section inférieure à trajet pratiquement linéaire de la pièce. - La figure 2 est une vue en coupe verticale et radiale partielle du dispositif représenté schématiquement sur la figure 1, à plus petite échelle. Le dispositif suivant l'invention qui est représenté sur le dessin, comprend essentiellement une roue d'entraînement verticale 1 solidaire d'un arbre moteur horizontal 2 portée par un bâti 3 par l'intermédiaire d'un palier 4. L'arbre moteur 2 et la roue 1 sont entraînés en rotation par des moyens appropriés, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre sur la figure 1.La roue d'entraînement 1 qui a un diamètre extérieur quelconque, peut être constituée par une ossature supportant un nombre n de systèmes d'engrenages satellites répartis régulièrement autour de l'axe de rotation, c'està-dire en étant décalés angulairement les uns des autres d'un même angle a égal à 360"/n. Dans l'exemple décrit à titre non limitatif, la roue 1 porte cinq systèmes d'engrenages satellites décalés angulairement les uns par rapport aux autres de 360 /5 c'est-à-dire que l'angle a est égal à 72". Le dispositif de conversion de mouvement comporte une roue dentée centrale 5 centrée sur l'axe de rotation de la roue 1 et traversée par l'arbre moteur 2. Cette roue dentée centrale 5 est montée fixe sur le bâti 3 du dispositif. Chaque système d'engrenages satellites est constitué d'un train de deux roues dentées satellites primaires 6 et 7 en prise l'une avec l'autre. Les deux roues dentées 6,7 de chaque système d'engrenages satellites sont alignées suivant un axe radial tracé en trait fort sur la figure 1. Sur cette figure qui correspond à un dispositif comportant cinq systèmes d'engrenages satellites il existe donc cinq axes radiaux 8A, 8B, 8C, 8D, 8E décalés angulairement de 72" les uns par rapport aux autres.Dans chaque paire de roues dentées satellites 6,7, la roue dentée intermédiaire 6 est montée folle à rotation sur la roue d'entraînement 1, autour d'un axe 9, et elle est en prise avec la roue dentée centrale fixe 5. De ce fait, lorsque la roue d'entraînement 1 tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, chaque roue dentée intermédiaire 6 tourne sur elle-même, autour de son axe 9, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre comme il est indiqué par les flèches sur la figure 1. L'autre roue dentée satellite externe 7 qui est en prise avec la roue dentée intermédiaire 6, tourne sur elle-même et elle est solidaire d'un axe 11 monté à rotation sur la roue d'entraînement 1 à une distance (ou rayon primaire) R de l'axe de rotation de cette roue d'entraînement. La roue dentée satellite externe 7 et par conséquent son axe 11 sont également entraînés en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, suivant un cercle de rayon R, autour de l'axe de la roue d'entraînement 1. Le rapport de transmission primaire entre la roue dentée centrale fixe 5 et la roue satellite primaire externe 7 est égal à un nombre entier quelconque, mais de préférence il est égal à trois. Autrement dit, le nombre des dents de la roue satellite primaire externe 7 est choisi égal au tiers du nombre de dents de la roue dentée fixe centrale 5. Avec un tel rapport de transmission primaire, chaque roue satellite primaire externe 7 effectue deux tours sur elle-même à chaque tour de la roue 1. Il est à noter que la roue satellite primaire externe 7 doit se trouver, à chaque tour de la roue d'entraînement 1, dans la même position angulaire à un endroit donné de cette roue 1. La roue satellite intermédiaire 6. qui est montée folle, a un nombre de dents quelconque. Elle joue simplement le rôle d'un inverseur pour obtenir le sens de rotation résultant correct pour la roue satellite primaire externe 7 et cette roue satellite intermédiaire pourrait être remplacée, par exemple, par une chaîne de transmission ou un autre moyen équivalent. L'axe 11 dont est solidaire la roue satellite primaire 7 traverse la roue d'entraînement 1 sur laquelle il est monté à rotation par l'intermédiaire d'un palier, et à son extrémité qui est opposée à la roue satellite primaire 7, est fixé un support 12 constitué par une biellette ou un plateau manivelle. Ce support 12 est indiqué schématiquement par un trait fort sur la figure 1. Le support 12 porte un train de deux roues dentées satellites secondaires 13 et 14. Ces roues dentées satellites secondaires 13 et 14 tournent autour d'une roue dentée centrale 15 qui est fixée sur la roue d'entraînement 1 et qui est traversée par l'axe 11 solidaire du support 12. De ce fait, le palier de rotation de l'axe 11 traverse à la fois la roue d'entraînement 1 et la roue dentée centrale 15. Du fait que le support 12, solidaire de la roue satellite primaire 7, est entraîné en rotation autour de l'axe 11 dans le sens des aiguilles d'une montre, la roue satellite secondaire intermédiaire 13 qui est en prise avec la roue dentée centrale 15, tourne sur elle-même dans le sens des aiguilles d'une montre, et elle entraîne à son tour la roue satellite secondaire externe 14 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.La roue satellite secondaire externe 14 est solidaire d'un axe 16 traversant le support 12, monté à rotation sur ce support 12 par l'intermédiaire d'un palier, et dont l'extrémité opposée est fixée à un bras de travail 17 s'étendant verticalement. Les bras de travail 17 sont des éléments d'appui au sol dans le cas d'une application du dispositif suivant l'invention au déplacement d'un véhicule tous terrains, ou bien encore des bras de manutention pour une application à des machines de conditionnement, de bouchage, ou assurant d'autres opérations. On décrira maintenant le fonctionnement du dispositif de conversion de mouvement suivant l'invention dans le cas d'un dispositif à cinq systèmes satellites ainsi qu'il est représenté sur la figure 1. Le but visé est d'obtenir, au moins sur le cinquième. de tour inférieur, correspondant au secteur délimité par les axes 8A et 8B des deux systèmes de satellites se suivant et se trouvant dans des positions inférieures, un déplacement de la roue satellite secondaire 14 suivant une ligne droite horizontale, de la position indiquée en 14A à celle indiquée en 14B. La section à trajet pratiquement linéaire horizontal de l'axe 16 de la roue satellite secondaire 14 est indiquée par la ligne en traits mixtes AB qui s'étend suivant un arc de cercle de rayon primaire R et au-delà de part et d'autre.La roue satellite secondaire 14 tourne sur elle-même, autour de son axe, afin de compenser le mouvement général de rotation du système de satellites porté par la roue d'entraînement 1. Autrement dit, la roue satellite secondaire 14 reste immobile en rotation sur elle-même dans l'espace, par rapport à l'ensemble mobile des satellites passant de la position indiquée par l'axe 8A à celle indiquée par l'axe 8B.A cet effet, le rapport de transmission secondaire entre les engrenages 15,13 et 14 doit être égal à 1/1,5, c'est-à-dire à la moitié du rapport de transmission primaire entre la roue satellite primaire externe 7 et la roue dentée fixe centrale 5 de façon à obtenir, par compensation des mouvements de rotation, un angle de rotation, dans l'espace, de la roue satellite secondaire égal à 00. De plus, pour obtenir le déplacement pratiquement linéaire recherché de la roue satellite secondaire 14 suivant la section pratiquement linéaire AB, il faut encore réunir deux conditions.En premier lieu, le déplacement pratiquement linéaire de la roue satellite secondaire 14, suivant la section AB, s'effectue perpendiculairement à un axe de symétrie verticale zz' recoupant l'axe de rotation de la roue d'entraînement 1 et qui est la bissectrice de l'angle formé par les axes radiaux 8A et 8B, cet axe de symétrie étant valable pour les deux sens de rotation de la roue d entraînement 1.Dans le cas d'un dispositif à cinq systèmes de satellites, l'angle que forme l'axe de symétrie zz' avec chacun des axes radiaux 8A et 8B est de 36". La seconde condition à respecter pour pouvoir obtenir le déplacement pratiquement linéaire suivant la section AB est que le support 12 qui porte les roues satellites secondaires 13 et 14, fasse avec l'axe de symétrie zz', à chaque extrémité de la section AB, un angle a égal à 72". Cet angle s'étend dans un sens opposé à l'inclinaison de l'axe radial 8A du système de satellites, comme il est représenté sur la figure 1, mais il pourrait aussi s'étendre en sens inverse, vers l'axe zz', dans le cas d'une variante décrite plus loin. Naturellement, comme il a été indiqué précédemment, cette valeur de 720 serait modifiée dans le cas d'un dispositif comportant un nombre n de systèmes satellites différent de cinq (par exemple, 4,6). A la fin de la section pratiquement linéaire AB, ce qui correspond à la position du système de satellites représenté par l'axe radial 8B, le support 12 occupe une position qui est symétrique, par rapport à l'axe zz', de celle occupée au début de la section pratiquement linéaire AB, ainsi qu'il est représenté pour le système de satellites suivant l'axe 8B, et il forme le même angle a avec l'axe de symétrie zz'. Enfin, la troisième condition concerne le rapport entre le rayon primaire R et le rayon secondaire r pour compenser la flèche de l'arc décrit par le rayon primaire R dans la section AB. Dans le système inférieur de travail s'étendant sur un angle de 72", entre les axes radiaux 8A et 8B, la trajectoire de l'axe 11 de la roue satellite primaire externe 7, suit un arc de cercle centré sur l'axe de rotation de la roue d'entraînement 1, et elle s'éloigne de la section pratiquement linéaire AB, constituant la corde de cet arc de cercle, et s'étendant un peu au delà de cette corde, de chaque côté d'une distance égale au maximum à la flèche de cet arc.Pendant ce mouvement le support 12 pivote autour de l'axe 11 dans le sens des aiguilles d'une montre, et de ce fait l'axe 16 de la roue satellite secondaire 14 décrit, par rapport à la roue d'entraînement, 1 un arc de cercle, centré sur l'axe 11, qui est opposé et dont la flèche correspond à la flèche de l'arc de cercle décrit par l'axe 11. L'ensemble des roues satellites secondaires vient occuper, à un certain moment, une position médiane représentée en tirets sur la figure 1, position dans laquelle les axes 11 et 16 sont alignés verticalement, l'axe 16 se trouvant en position supérieure sur la corde AB, et l'axe 11 se trouvant au point le plus bas de sa course.On voit donc que la flèche de l'arc de cercle décrit par l'axe 16 autour de l'axe 11 compense la flèche de l'arc de cercle de rayon R décrit par cet axe 11 lui-même. Pour obtenir ce résultat, dans le cas d'un dispositif à cinq systèmes satellites portés par la roue d'entraînement 1, le rapport entre le rayon R, c'est-à-dire la longueur des axes radiaux 8A, 8B, et la longueur r du support 12, c'est-à-dire la distance entre les axes 11 et 16, est approximativement de 3,6 à 1. D'après la description qui précède, on voit que l'une des conditions à respecter pour l'obtention du trajet pratiquement linéaire AB est que le support 12 tourne, par rapport à l'axe 11, dans le sens des aiguilles d'une montre, du double de l'angle dont chaque système de satellites, matérialisé par les axes 8A, 8B, etc..., tourne dans le secteur inférieur, autour de l'axe horizontal 2.De cette façon, entre le début et la fin de la course utile horizontale, matérialisée par le trajet AB, le support 12 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, par rapport à l'axe radial 8A, 8B, etc du système de satellites, d'un angle de 144", c'est-à-dire d'un angle égal au double de l'angle du secteur défini par les axes radiaux 8A, 8B., pour permettre d'obtenir une rotation exacte répétitive et surtout pour pouvoir compenser la flèche primaire avec un rayon secondaire plus petit. Par ailleurs, on peut constater que les bras de travail 17 qui sont solidaires des axes 16 des roues satellites secondaires 14, se déplacent en translation suivant une courbe fermée, laquelle comporte, à sa partie inférieure, une section AB à trajet pratiquement linéaire horizontal. Autrement dit, chaque bras de travail 17 reste toujours parallèle à l'axe de symétrie vertical zz', du fait que les compensations angulaires du mouvement de la roue satellite secondaire 14 lui donne une immobilité relative en rotation dans l'espace. Comme les compensations de flèches donnent une trajectoire rectiligne à la roue satellite secondaire 14 dans le secteur inférieur 8A,88 de 72", tous les points du bras de travail 17 se déplacent en ligne droite dans ce secteur. Pour obtenir un appui ou un entraînement constant, un bras 17 arrivant en fin de course droite est remplacé par le bras 17 du système de satellites suivant. Bien que, dans la description oui précède, il ait été indiqué que la roue d'entraînement 1 tourne dans un plan vertical, il va de soi que cette roue 1 pourrait être disposée dans n'importe quelle autre position dans l'espace et que son sens de rotation pourrait être réversible. Par ailleurs, l'élément inverseur que constitue la roue dentée intermédiaire 6 peut être supprimée et dans ce cas la roue satellite primaire 7 tourne sur elle-même dans le même sens que la roue d'entraînement 1. Dans ce cas, le support 12, en position de départ 8A, est incliné en direction de l'axe de symétrie zz' et la section AB à trajet pratiquement linéaire est beaucoup plus courte que la corde de l'arc de rayon primaire R et elle peut même, à l'extrême, être réduite à un point correspondant à une position d'arrêt. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de conversion d'un mouvement de rotation en un mouvement de translation cyclique d'une pièce (17) suivant une courbe fermée comportant une section AB à trajet pratiquement linéaire, caractérisé en ce qu'il comporte une roue d'entraînement (1) mue en rotation sur un bâti (3), une roue dentée centrale (5) fixée au bâti (3) et centrée sur l'axe de rotation de la roue d'entraînement (1), un nombre n de systèmes d'engrenages satellites (7,14) répartis régulièrement autour de l'axe de rotation de la roue d'entraînement (1), c'est-à-dire en étant décalés angulairement les uns des autres d'un même angle a égal à 360"/n, chaque système d'engrenages satellites comprenant une roue dentée satellite primaire (7) montée à rotation sur la roue d'entraînement (1) autour d'un axe (11) situé à une distance (ou rayon primaire) R de l'axe de rotation de la roue d'entraînement (1), cette roue dentée satellite primaire (7) étant accouplée à la roue dentée centrale fixe (5) de manière à tourner sur elle-même avec un rapport de transmission primaire entre les roues fixe (5) et satellite (7) égal à un nombre entier, de telle façon que la roue satellite primaire (7) effectue plusieurs tours sur elle-même à chaque tour de la roue d'entraînement (1), une roue dentée satellite secondaire (14) qui est solidaire de la pièce (17) et qui est montée à rotation sur un support (12) solidaire de la roue dentée satellite primaire (7) et pivotant autour de l'axe de rotation de cette dernière, l'axe de rotation (16) de la roue dentée satellite secondaire (14) étant situé à une distance (ou rayon secondaire) r, correspondant à la longueur du support (12), de l'axe de rotation de la roue dentée satellite primaire (7), une roue dentée (15) fixée à la roue d'entraînement (1), coaxiale avec l'axe (11) de la roue dentée satellite primaire (7) et traversée par celui-ci, et un moyen de liaison mécanique (13) entre la roue dentée (15) fixée à la roue d'entraînement (1) et la roue dentée satellite secondaire (14) de manière à faire tourner cette roue (14), autour de son axe (16), en sens inverse du sens de rotation de la roue dentée satellite primaire (7) avec un rapport de transmission secondaire entre la roue satellite secondaire (14) et la roue dentée fixe (15), de telle façon que, par suite de la compensation des mouvements de rotation, la roue dentée satellite secondaire (14) et par conséquent la pièce (17) se déplacent en conservant une orientation constante dans l'espace, et que le mouvement de pivotement du support (12) de la roue dentée satellite secondaire (14) autour de l'axe (11) de la roue dentée satellite primaire (7), compense le mouvement de l'axe (11) suivant le cercle de rayon R et que l'axe (16) de la roue dentée satellite secondaire (14) se déplace suivant la section AB à trajet pratiquement linéaire s'étendant suivant une corde du cercle de rayon R, une partie de cette corde ou bien au-delà de part et d'autre de cette corde. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le rayon secondaire r du support (12) de la roue dentée satellite secondaire (14) est égal à la flèche de l'arc de cercle de rayon R soustendu par la corde définissant, au moins en partie, la section à trajet pratiquement linéaire AB. 3 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le rayon secondaire r du support (12) décrit, dans la zone de la section AB à trajet pratiquement linéaire, un arc de cercle deux fois plus grand que celui décrit par le rayon primaire R de manière à produire une flèche de même valeur dans la section AB à trajet pratiquement linéaire de la pièce (17). 4 - Dispositif suivant revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le rapport de transmission secondaire est égal à la moitié du rapport de transmission primaire. 5 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérise en ce qu'il comprend un moyen de liaison mécanique (6) entre la roue dentée centrale fixe (5) et la roue dentée satellite primaire (7) de manière à inverser le sens de rotation de cette roue primaire. 6 - Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyen de liaison mécanique (6) est constitué par une roue dentée intermédiaire (6) montée folle à rotation sur la roue d'entraînement (1), autour d'un axe (9), et qui est en prise avec la roue dentée centrale fixe (5) et avec la roue dentée satellite primaire (7). 7 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de liaison mécanique (13) entre la roue dentée (15) fixée à la roue d'entraînement (1) et la roue dentée satellite secondaire (14) est constitué par une roue satellite secondaire intermédiaire (13) qui est en prise avec la roue dentée centrale (15) fixée à la roue d'entraînement (1) et avec la roue dentée satellite secondaire (14) de manière à faire tourner cette roue dentée satellite secondaire (14) dans le sens inverse du sens de rotation de la roue dentée satellite primaire (7). 8 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section AB à trajet pratiquement linéaire s'étend perpendiculairement à un axe de symétrie zz' recoupant l'axe de rotation de la roue d'entraînement (1) et qui est la bissectrice de l'angle a formé par les axes radiaux 8A,8B des systèmes d'engrenages satellites se trouvant aux deux extrémités de la section AB et à chaque extrémité de cette section AB le support (12) de la roue satellite secondaire (14) fait, avec l'axe de symétrie zz', un angle égal à l'angle a, le support (12) tourne autour de son axe (11), par rapport à la roue d'entraînement (1), d'un angle égal au double de l'angle a.