Brevet FR2735965A1 — publié le 19970103

l L'invention se rapporte à un aspirateur comprenant une tuyère qui comporte une brosse cylindrique rotative placée au voisinage d'un orifice d'aspiration, ainsi qu'une turbine à air entraînée par le courant d'air d'aspiration et qui est disposée et montée rotative dans le volume de la circulation d'air formé dans un boîtier de la tuyère, un train de transmission associé à la turbine à air étant relié côté sortie à la brosse cylindrique au moyen d'un organe d'entraînement. DE 39 02 917 Ai décrit un aspirateur de ce type dont la tuyère comporte au voisinage de l'orifice d'aspiration une brosse cylindrique rotative qui détache et emmène les particules de poussière de la surface du revêtement de sol devant être nettoyé la poussière s15 enlevée est dirigée dans l'aspirateur par le courant d'air d'aspiration généré par celui-ci et elle est séparée de manière connue dans un dispositif de filtrage. La turbine à air, qui fait tourner la brosse au moyen d'un organe d'entraînement, est montée rotative dans le courant d'air d'aspiration et tourne à vitesse élevée. La turbine à air est disposée sur un arbre de support qui est monté dans le boîtier de la tuyère. Il est nécessaire, pour effectuer un nettoyage efficace du revêtement de sol, de réduire la vitesse élevée de la turbine à air à une vitesse de rotation inférieure de la brosse cylindrique. Il est suggéré dans DE 39 02 917 A1 de disposer un disque intermédiaire entre le composant menant, c'est à dire la turbine à air, et la brosse cylindrique pour effectuer la démultiplication, des organes de transmission étant disposés entre la turbine à air et le disque intermédiaire ainsi qu'entre ce dernier et la brosse. Le choix de rayons différents de la turbine à air et de son arbre de montage, du disque.intermédiaire et de la brosse cylindrique permet d'obtenir le rapport de transmission souhaité. Ce dispositif a l'inconvénient que le rapport souhaité de transmission ne peut s'obtenir que par 2_ 2735965 insertion du disque intermédiaire, dont l'axe n'est pas à l'alignement de celui de la turbine et exige donc de prévoir pour lui un palier propre. Le montage d'un autre palier dans le boîtier de la tuyère implique des frais supplémentaires de fabrication, de montage et de matériel. De plus, le montage excentré du disque intermédiaire par rapport à l'axe de rotation de la turbine à air augmente l'encombrement. L'invention a pour objet un dispositif à faible encombrement, se montant facilement, de démultiplication de la vitesse élevée de rotation de la turbine à air à une vitesse inférieure de la brosse cylindrique d'un aspirateur. Selon une particularité essentielle de l'invention, la turbine à air est montée sur un arbre de manière à avoir une vitesse de rotation différente de celle de ce dernier dont l'axe coïncide avec celui de la turbine et le train de transmission est un engrenage à planétaire agissant entre la turbine et l'arbre et disposé au moins partiellement à l'intérieur du volume de la circulation d'air et au voisinage du côté extrême de la turbine, cette dernière surplombant axialement au moins partiellement l'engrenage à planétaire. L'arbre et la turbine à air sont montés tous deux rotatifs, les mouvements de rotation étant liés et pouvant être sélectionnés l'un par rapport à l'autre au moyen d'un organe de transmission. Cet organe permet de choisir le rapport de transmission des vitesses de la turbine et de son arbre de support et pour un rapport de transmission qui est avantageusement supérieur à un. la rotation rapide de la turbine est transformée en une rotation plus lente de l'arbre. L'abaissement de la vitesse de la brosse cylindrique a pour conséquence une élévation du couple qui agit sur elle. Le mouvement de rotation généré par la turbine à air et transmis à son arbre de support peut être suffisamment démultiplié pour que la vitesse de l'arbre corresponde à peu près à celle de la brosse. L'axe de symétrie de l'arbre est avantageusement identique à celui de la turbine, de sorte que tous deux ont le même axe de rotation et sont donc disposés concentriquement, mais peuvent néanmoins exécuter des mouvements de rotation indépendants. car l'arbre est monté dans le boîtier de la tuyère et la turbine est rotative sur l'arbre. L'organe de transmission entre la turbine et l'arbre est avantageusement un engrenage à planétaire qui se caractérise par une force élevée de transmission et un faible encombrement. L'organe de transmission, c'est à dire l'engrenage à planétaire disposé entre la turbine et l'arbre de support est avantageusement disposé à une plus grande distance axiale au coté extrême de l'arbre que l'organe d'entraînement monté entre l'arbre et la brosse cylindrique. L'engrenage à planétaire peut de plus être décalé vers le centre de l'arbre pour que la turbine à air le surplombe axialement au moins partiellement. Avec cette disposition occupant un faible encombrement, la turbine à air peut être grande de manière à permettre d'élever la puissance d'entraînement. Suivant une variante avantageuse de réalisation, l'organe de transmission et l'organe d'entraînement sont situés sur l'arbre de support sur les côtés axiaux extrêmes opposés de la turbine à air, de sorte que la partie axiale de l'arbre subsistant sur les deux côtés extrêmes de la turbine peuvent être utilisées pour le montage de ces organes. L'invention va être décrite plus en détail à titre d'exemples en regard des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue en élévation latérale d'une tuyère d'un aspirateur, la figure 2 est une vue en plan de la tuyère de la figure 1, 4 2735965 la figure 3 est une vue en plan d'une variante de réalisation de la tuyère, la figure 4 est une vue en plan d'une autre variante de réalisation de la tuyère, s la figure 5 est une vue en élévation d'un autre exemple de réalisation de la tuyère, la figure 6 est une vue en plan de la tuyère de la figure 5. La tuyère d'aspiration 2 que représentent les figures 1 et 2 comporte dans la partie intérieure de son boîtier 3 une brosse cylindrique 7 qui comporte des soies 8 de nettoyage du revêtement de sol 24. Les soies 8 passent par un orifice d'aspiration 6 situé sur le côté inférieur 51 du boîtier 3 qui est tourné vers le revêtement de sol 24 et elles enlèvent les particules de poussière de ce dernier qui sont aspirées dans l'orifice 6 par le courant d'air d'aspiration et qui sont dirigées par une tubulure 4 de raccord de la tuyère 2 à un conduit 5 de l'aspirateur non représenté. La tuyère 2 est équipée de roulettes 25, 26 afin d'en faciliter la manipulation. La brosse cylindrique 7 est entraînée en rotation afin d'assurer le nettoyage efficace du revêtement de sol 24. A cette fin, un organe d'entraînement 11 qui transmet la force est réalisé dans l'exemple de réalisation en courroie; les courroies utilisées sont avantageusement des courroies crantées ou des courroies planes. L'organe d'entraînement 11 passe autour de la brosse cylindrique 7 et il est entraîné par une turbine à air 9 qui est montée rotative et entraînée par le courant d'air d'aspiration. La turbine à air 9 est montée sur un arbre de support 10 qui lui-même est monté dans des paliers 27, 28 qui sont réalisés dans des entretoises 29, 30 solidaires du boîtier. L'axe de symétrie 13 de l'arbre de support 10 est identique à l'axe de rotation de la turbine à air 9; l'arbre et la turbine sont coaxiaux. La turbine 9 tourne dans le courant d'air d'aspiration à vitesse élevée qui est supérieure à la 2735965 vitesse souhaitée de la brosse cylindrique 7. Il est prévu, pour convertir la vitesse élevée de rotation de la turbine 9 à une vitesse inférieure de la brosse 7 avec une élévation du couple de rotation, que la turbine 9 soit montée rotative sur l'arbre 10 de manière à permettre aussi bien une rotation de l'arbre 10 dans les paliers 27, 28 solidaires du boîtier qu'une rotation de la turbine à air 9 sur cet arbre 10. Les mouvements de rotation de la turbine 9 et de l'arbre 10 sont liés au moyen d'un organe de transmission 12, car celui-ci transforme la rotation de la turbine en une rotation de l'arbre 10. La transformation est effectuée de manière que le rapport de transmission i des vitesses de la turbine 9 et de l'arbre 10 diffère de un et en particulier soit supérieure à un; la vitesse élevée de la turbine est ainsi transformée en une vitesse inférieure de l'arbre 10. La rotation de l'arbre 10 est transmise par l'organe d'entraînement 11 à la brosse cylindrique, le rapport de transmission i entre la turbine 9 et l'arbre 10 pouvant être adopté de manière que ce dernier tourne déjà à la vitesse souhaitée de la brosse 7 de façon que la vitesse de l'arbre n'ait pas à être encore démultipliée. Il peut néanmoins être avantageux de prévoir une autre démultiplication (un rapport de transmission supérieur à un) entre l'arbre et la brosse. Dans ce cas, le diamètre d'un pignon d'entraînement 31 disposé sur l'arbre et sur lequel passe l'organe d'entraînement 11 est plus petit que celui d'un pignon correspondant 32 solidaire de la brosse cylindrique 7. L'organe de transmission 12 qui est utilisé entre la turbine à air 9 et l'arbre de support 10 est un engrenage épicycloïdal ou à planétaire qui se caractérise par un faible encombrement et la transmission de forces élevées. L'engrenage à planétaire comprend trois pignons satellites 14a, 14b et 14c dont les axes 17a, 17b, 17c sont parallèles à l'axe de symétrie 13 de l'arbre de support. Un disque de support 33, sur la surface duquel qui est tournée 6 2735965 vers la turbine 9 les pignons satellites 14a, 14b. 14c sont montés rotatifs en étant répartis à des distances angulaires égales est solidarisé en rotation avec l'arbre de support 10. Les axes 17a, 17b, 17c des pignons satellites sont placés à la même distance radiale de l'axe de symétrie 13 de l'arbre de support. A chaque rotation de l'arbre 10 et du disque de support 33, la position angulaire des axes des trois pignons planétaires varie, de sorte que les axes tournent à la même vitesse angulaire que l'arbre 10, indépendamment de la rotation propre des pignons satellites. La position radiale des pignons satellites sur le disque de support 33 est adoptée de manière qu'un cercle extérieur enveloppant les roues satellites et dont l'axe coïncide avec l'axe 13 de l'arbre aie un diamètre plus grand que celui du disque de support 33. Les pignons satellites engrènent par leur denture extérieure avec une roue planétaire 16 solidaire du boîtier avantageusement en forme de boisseau, la denture étant disposée sur la paroi intérieure cylindrique 18 de la roue planétaire 16. Celle-ci est fixée sur le côté de l'entretoise 29 qui est tourné vers la turbine. Les trois pignons satellites 14a, 14b, 14c engrènent sur le côté radialement intérieur avec un pignon 15 qui est solidarisé en rotation avec la turbine 9. Le pignon 15 transmet le mouvement de rotation de la turbine 9 aux pignons satellites 14a, 14b, 14c. Les pignons satellites engrènent sur le côté circonférentiel extérieur avec la roue planétaire 16, disposée sur l'entretoise 29 et ils sont amenés à suivre une voie de révolution circulaire dont l'axe est l'axe de symétrie 13 de l'arbre de support. Les pignons satellites étant montés en position fixe sur l'arbre de support 16 au moyen du disque de support 33, le mouvement de rotation de la turbine à-air est transmis à cet arbre, le mouvement de rotation de l'arbre 10 est transmis par le pignon d'entraînement 31 disposé sur le côté extrême 21 de ce dernier à la brosse cylindrique 7 par l'intermédiaire de l'organe d'entraînement 11. 7 2735965 Il est nécessaire que le nombre des dents de la roue planétaire 16 solidaire du boîtier soit dans un rapport bien déterminé au nombre des dents du pignon 15 tournant avec la turbine à air pour obtenir un rapport souhaité de transmission i qui soit supérieur à un et avec lequel la vitesse angulaire de l'arbre soit inférieure à celle de la turbine. Le rapport de transmission i supérieure à un s'obtient toujours lorsque la roue planétaire 16 a un nombre de dents qui correspond à plus du double de celui du pignon 15. Converti en diamètre, ceci signifie que la roue planétaire 16 doit avoir un diamètre qui correspond à plus du double de celui du pignon 15 afin qu'il soit garanti que l'arbre 10 tourne à une vitesse angulaire inférieure à celle de la turbine à air 9. Comme le montre la figure 2, un manchon de guidage 19 solidaire de la turbine à air 9 est monté rotatif sur l'arbre 10. Le manchon de guidage 19 confère à la turbine un fonctionnement silencieux et de la stabilité pendant sa rotation sur l'arbre de support. Il est avantageux de disposer la turbine 9 symétriquement par rapport à un plan longitudinal de symétrie 34 de la tuyère 2, le manchon de guidage 19 étant disposé sur un côté axial extrême 22 de la turbine 9 et le palier 27 solidaire du boîtier passant à travers l'entretoise 29. Le pignon 15 engrenant avec les pignons satellites 14a, 14b, 14c est solidarisé en rotation avec l'extrémité du manchon de guidage 19 qui est située sur le côté tourné à l'opposé de celui de la turbine 9. Le pignon 31 de commande de l'organe d'entraînement 11 formé d'une courroie crantée est solidarisé en rotation avec l'extrémité libre de l'arbre de support 10, comme le montre la figure 2. Le pignon 31 se trouve à proximité immédiate du côté extrême 21 de l'arbre de support 10. L'organe 12 - l'engrenage à planétaire - de transmission du mouvement de la turbine à air à l'arbre de support est à une plus grande distance axiale du côté extrême 21 de ce dernier. L'organe d'entraînement 11 et 8 2735965 l'organe de transmission 12 sont disposés dans ce mode de réalisation sur le même côté voisin du côté axial extrême 22 de la turbine. La figure 3 représente une variante de réalisation de la tuyère d'aspiration 2. Ce mode de réalisation se caractérise par un encombrement particulièrement faible, les entretoises latérales 29, 30 qui délimitent le volume 35 de la circulation d'air et qui logent la turbine à air 9 étant disposées au voisinage immédiat des côtés axiaux extrêmes 22, 23 de cette dernière. La turbine à air 9 est équipée de brides axiales de support 36, 37 disposées sur ses côtés extrêmes et au moyen desquelles elle est montée rotative sur l'arbre 10 sans utilisation d'un manchon de guidage. L'organe de transmission 12 et l'organe d'entraînement 11 sont disposés sur le même côté axial extrême de la turbine à air 9, l'organe de transmission 12 se trouvant à l'intérieur du volume 35 de la circulation d'air délimité par les entretoises 29, 30. A cette fin, la roue planétaire 16 est fixée sur le côté intérieur de l'entretoise 29 qui est tourné vers la turbine à air et elle loge dans son volume interne en forme de boisseau le pignon 15 de la turbine à air 9, le disque de support 33 placé sur l'arbre de support , y compris les pignons satellites 14 montés sur ce disque 33. Pour permettre à la turbine à air 9 d'avoir une longueur axiale aussi grande que possible malgré la distance que l'engrenage à planétaire occupe dans le volume de la circulation d'air, le côté extrême 22 de la turbine à air surplombe axialement au moins partiellement cet engrenage 12. Il est avantageux que les parties radialement extérieures de la turbine à air 9 enveloppent entièrement l'engrenage à planétaire, de façon que celui-ci se trouve dans le volume interne de cette dernière. Ce mode de réalisation est représenté sur la figure 3. La turbine à air conserve de plus sa pleine puissance, car ses ailettes sont disposées dans sa partie radialement extérieure sur laquelle l'engrenage à planétaire n'interfère pas. 9 2735965 La brosse cylindrique 7 a une longueur axiale qui dépasse considérablement celle de la turbine à air 9. L'organe d'entraînement 11 qui est commandé par l'arbre de support tournant 10 entoure la brosse dans une partie 38 qui est latéralement en retrait par rapport à son côté extrême et dans laquelle les soies 8 sont supprimées. La partie 38 divise la longueur axiale de la brosse cylindrique 7 à peu près dans le rapport de 2:1. Dans l'exemple de réalisation que représente la figure 4, l'organe d'entraînement 11 et l'organe de transmission 12 sont disposés sur les côtés extrêmes axialement opposés 22, 23 de la turbine à air 9. Celle-ci est symétrique par rapport au plan de symétrie 34 qui est perpendiculaire à l'axe de symétrie 13 de l'arbre de support 10. La turbine à air comporte sur les deux côtés extrêmes une cavité circulaire dans laquelle l'engrenage à planétaire peut être logé partiellement ou totalement. La réalisation symétrique permet d'installer l'engrenage à planétaire sur les deux côtés de la turbine à air. Le rapport de transmission de l'engrenage à planétaire est constant et supérieur à un; il peut toutefois se révéler aussi éventuellement judicieux que le rapport de transmission soit variable, des valeurs égales à un ou inférieures à un étant possibles. La brosse cylindrique peut aussi être entraînée par un moteur électrique au lieu de l'être par la turbine à air. Les figures 5 et 6 représentent un autre exemple de réalisation. La brosse cylindrique 7 entraînée en rotation et dont les soies 8 enlèvent les particules de poussière du revêtement de sol 24 est disposée dans la partie antérieure de la tuyère 2, au droit de l'orifice d'aspiration 6. Les particules de poussière parviennent dans l'orifice d'aspiration d'air et sont dirigées par la tubulure de raccord 4 de la tuyère 2 et par le conduit d'aspiration 5 dans un aspirateur. 2735965 La turbine à air 9 est disposée sur l'arbre de montage 10 à l'intérieur de la tuyère 2 dans la circulation de l'air d'aspiration, son mouvement de rotation et celui de l'arbre 10 qui sont créés par la circulation d'air étant transmis par l'organe d'entraînement 11 à la brosse cylindrique 7. Il est prévu, pour convertir le mouvement de rotation de la turbine à air qui tourne à vitesse élevée en un mouvement de rotation plus lent de la brosse cylindrique par des moyens simples et exigeant peu d'entretien, que l'organe d'entraînement 11 se compose d'un train de deux courroies 40, 41, dont chacune convertit un mouvement de rotation rapide en un mouvement plus lent. Chaque partie de ce train 40, 41 se compose d'une courroie crantée 42, 43, la première, 42, étant entraînée par un premier pignon 44 qui est solidarisé en rotation avec l'arbre de support 10 et qui est disposé au voisinage de l'extrémité libre de ce dernier. La courroie 42 entraîne du côté sortie un pignon qui a un diamètre plus grand que celui du premier pignon 44. Un second pignon 46 solidarisé en rotation avec le pignon 45 a un diamètre qui correspond à peu près à celui du premier pignon 44. Le second pignon 46 entraîne la seconde courroie 43 qui passe du côté sortie autour d'un autre pignon 47 qui est solidarisé en rotation avec un côté axial extrême de la brosse cylindrique et dont le diamètre est plus grand que celui du second pignon 46, mais légèrement inférieur à celui du pignon 45. Chaque partie du train à courroies 40, 41 a un rapport de transmission entre le côté d'entraînement et le coté sortie qui est plus grand que un, de sorte que dans chaque cas un mouvement d'entraînement rapide est transformé en un mouvement de sortie à rotation plus lente. Le rapport de transmission global des deux parties du train à courroies qui se succèdent correspond - en admettant la même entre-dents de chaque pignon - au produit de chaque rapport des diamètres des pignons situés du côté sortie à celui des diamètres des pignons situés sur le coté entrée. Il 2735965 Si chaque pignon du côté sortie est deux fois plus grand que celui du côté d'entraînement, le rapport global de transmission est de 4, c'est à dire que la vitesse angulaire de la brosse cylindrique 7 ne correspond qu'à un quart de celle de l'arbre de support 10. Comme le montre la figure 5, la distance des axes de support 48, 49, 50 au coté inférieur 51 de la tuyère 2 diminue en continu du premier pignon d'entraînement 44 en passant par le second pignon d'entraînement 46 jusqu'au pignon 47 de la brosse cylindrique 7. Ainsi, la turbine à air 9, dont l'axe de rotation est le même que celui du premier pignon d'entraînement 44, peut avoir un grand diamètre et être intégrée totalement dans le boîtier de la tuyère. 12s 2735965 REVENDICATIONS 1. Aspirateur comprenant une tuyère qui comporte une brosse cylindrique rotative (7) placée au voisinage d'un orifice d'aspiration (6), ainsi qu'une turbine à air (9) entraînée par le courant d'air d'aspiration et disposée et montée rotative dans un volume de la circulation d'air (35) qui est formé dans le boîtier (3) de la tuyère (2), un train de transmission (12) associé à la turbine (9) étant relié coté sortie à la brosse cylindrique (7) au moyen d'un organe d'entraînement (11), caractérisé en ce que la turbine à air (9) est montée sur un arbre de support (10) de manière à avoir une vitesse de rotation qui est différente de celle de ce dernier dont l'axe de symétrie (13) coincide avec celui de la turbine à air et en ce que le train de transmission est constitué d'un engrenage à planétaire (12) qui agit entre la turbine à air (9) et l'arbre de support (10) et qui est disposé au moins partiellement à l'intérieur du volume de la circulation d'air (35) et à proximité du côté extrême de la turbine à air (9) et cette dernière surplombe axialement au moins partiellement l'engrenage à planétaire (12). 2. Aspirateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'engrenage à planétaire (12) est situé sur la totalité de sa longueur axiale à l'intérieur du volume de la circulation d'air (35). 3. Aspirateur selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'engrenage à planétaire (12) comprend trois pignons satellites (14a, 14b, 14c), un pignon (15) solidaire de la turbine à air (9) et une roue planétaire (16) solidaire du boîtier, les axes (17a, 17b, 17c) des pignons satellites (14a, 14b, 14c) tournant avec l'arbre (10) de support de la turbine et ces pignons (14a, 14b, 14c) engrenant avec la roue planétaire (16) solidaire du boîtier et avec le pignon (15) de la turbine à air (9). 4. Aspirateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les axes (17a, 17b, 17c) des pignons 13 2735965 satellites (14a, 14b, 14c) exécutant un mouvement de révolution solidairement avec la rotation de l'arbre (10) de support de la turbine sont parallèles à l'axe de symétrie (13) de cet arbre. 5. Aspirateur selon l'une ou l'autre des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la roue planétaire (16) solidaire du boîtier est conformée en disque en forme de boisseau sur la paroi intérieure cylindrique (18) duquel est disposée la denture qui engrène avec les pignons satellites (14a, 14b, 14c). 6. Aspirateur selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le diamètre de la roue planétaire (16) solidaire du boîtier correspond à plus du double de celui du pignon (15) de la turbine à air (9). 7. Aspirateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'organe d'entraînement (11) est conformé en courroie, de préférence en courroie crantée qui est entraînée par un pignon (31) fixé à l'extrémité libre de l'arbre de support (10). 8. Aspirateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'engrenage à planétaire (12) est disposé sur un côté axial extrême (23) de la turbine à air (9) et l'organe d'entraînement (11) est disposé sur l'arbre (10) de support de la turbine à air (9) sur le côté axial extrême opposé (22) de cette dernière. 9. Aspirateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'engrenage à planétaire (12) et l'organe d'entraînement (11) sont disposés à faible distance axiale sur l'arbre (10) de support de la turbine à air (9). sur le même côté de celle- ci.