Brevet FR2820481A1 — publié le 20020809

Dispositif d'équilibrage pour grande plage de vitesses de rotation Champ de l'invention La présente invention concerne un dispositif d'équilibrage à billes pour un fonctionnement à large plage de vitesses de rotation, spécialement un dispositif d'équilibrage à billes monté sur un moteur de broche d'un dispositif d'entraînement pour disque optique, afin de réduire la vibration et le bruit générés par le dispositif d'entraînement du disque optique et d'être applicable à une large plage de vitesses de rotation. Grâce à cette invention, l'application du dispositif d'équilibrage à billes selon l'invention peut être étendue plus largement que le sont les dispositifs d'équilibrage à billes classiques. Arrière-plan de l'invention Le dispositif d'équilibrage à billes classique, prévu pour un dispositif d'entraînement de disques optiques, comprend généralement au moins une piste, montée sur le moteur de broche, et une pluralité de billes, qui se déplacent librement dans la piste. Lorsque la vitesse de rotation du rotor dépasse une vitesse de rotation critique, la pluralité des billes sont automatiquement mises en roulement pour prendre des positions qui entraînent l'équilibrage du rotor déséquilibré, selon l'amplitude et l'orientation du déséquilibrage du rotor déséquilibré. Par conséquent, la vibration et le bruit venant du rotor non équilibré sont réduits. Cependant, les billes montées dans le dispositif d'équilibrage à billes classiques vont rouler en allant aux positions, ce qui augmente le déséquilibre du rotor lorsque la vitesse de rotation du rotor, est inférieure à la vitesse de rotation critique. En d'autres termes, le dispositif d'équilibrage à billes classique ne peut être appliqué à un système dans lequel on a une faible vitesse de rotation ou une large plage de vitesses de rotation. Résumé de l'invention Le but de l'invention est de fournir un dispositif d'équilibrage à billes permettant un fonctionnement sur une large plage de vitesses de rotation, dans lequel les billes ne vont pas rouler pour passer à une position de d'équilibrage et, ainsi, augmenter les vibrations lorsque la vitesse de rotation du rotor est inférieure ou égale à la vitesse de rotation critique. Pour atteindre le but ci-dessus, le dispositif d'équilibrage à billes selon la présente invention comprend un corps principal, au moins une bille magnétique, un aimant et une unité de retardement de roulement. La bille magnétique et l'aimant sont placés à l'intérieur du corps principal et l'aimant est utilisé pour attirer la bille magnétique. L'unité de retardement de roulement est agencée autour de la bille magnétique, afin de stopper la continuation du roulement de la bille, une fois qu'elle s'est échappée de l'aimant. Brève description des dessins : Les divers objets et avantages de la présente invention vont être rendus aisément compréhensibles à la lecture de la description détaillée ci-après, en liaison avec le dessin annexé, dans lequel : La figure 1 est la vue en coupe du premier mode de réalisation préféré de la présente invention. La figure 2 est la vue de dessus du premier mode de réalisation préféré de la présente invention. La figure 3 représente le contour de flux magnétique que l'on a dans le premier mode de réalisation préféré de la présente invention. La figure 4 représente le mouvement des billes magnétiques se produisant dans le premier mode de réalisation préféré de la présente invention. La figure 5 représente le changement exponentiel de la valeur de la force magnétique, dans le premier mode de réalisation préféré de la présente invention. La figure 6 représente le mouvement de la bille magnétique, pendant le fonctionnement dans le premier mode de réalisation préféré de la présente invention. La figure 7 représente le changement exponentiel de la valeur de la force magnétique, dans le premier mode de réalisation préféré de la présente invention. La figure 8 est la vue de dessus du deuxième mode de réalisation préféré de la présente invention. Description détaillée de l'invention En référence à présent aux figures 1 et 2, la présente invention est destinée à fournir un dispositif d'équilibrage à billes applicable à une large plage de vitesses de rotation. Le dispositif d'équilibrage à billes selon le premier mode de réalisation préféré de la présente invention comprend un corps principal 12 monté sur un arbre 11 d'un rotor 10 d'une unité d'entraînement de disque optique, et centré sur l'arbre 11. Le corps principal 12 a un espace de logement 13 circulaire de forme en gorge annulaire et contient au moins une bille magnétique 14 en matériau magnétique. La bille magnétique 14 peut être de forme sphérique, de forme cylindrique ou d'une autre forme permettant un roulement. De plus le côté ouvert de l'espace de logement 13 est recouvert par un couvercle 15. L'espace de logement 13 contient un aimant 16 disposé sur la partie centrale intérieure de l'espace de logement 13. La bille magnétique 14 est agencée à l'extérieur de l'aimant 16. De préférence, un disque circulaire magnétique 17 en matériau magnétique est agencé sur l'aimant 16. La circonférence du disque circulaire 17 est concentrique à l'arbre 11. L'espace de logement 13 contient en outre une unité de retardement de roulement 18, constituée d'un corps élastique déformable dans ce mode de réalisation. L'unité de retardement de roulement 18 est réalisée en matériau élastique, tel que du caoutchouc, et est de forme annulaire, ayant un rayon extérieur similaire au rayon intérieur de l'espace de logement 13. L'unité de retardement de roulement 18 est retenue sur la surface intérieure de l'espace de logement 13 par liaison ou verrouillage et autour de la bille magnétique 14. Lorsque le rotor 10 est au repos, l'aimant 16 et le disque circulaire magnétique circulaire 17 produisent un flux magnétique tel que représenté sur la figure 3. Dans cette situation la bille magnétique 14 est attirée sur la circonférence extérieure du disque circulaire magnétique 17 ou de l'aimant 16. Lorsque le rotor 10 commence à tourner, la bille magnétique 14 est soumise aux forces suivantes : (1) La force qui est tangente à la circonférence extérieure du disque circulaire magnétique 17. Lorsque la vitesse de rotation du rotor 10 est inférieure à la vitesse critique, la bille magnétique 14 est entraînée par la force tangente aux positions, augmentant le déséquilibrage, augmentant ainsi les vibrations. Lorsque la vitesse de rotation du rotor 10 est supérieure à la vitesse critique, la bille magnétique 14 est entraînée par la force tangente, en des positions opposées à celles du déséquilibre, ce qui réduit ainsi les vibrations. (2) La force qui est radiale au disque circulaire magnétique 17 (i) la force magnétique Faimant qui est fournie par l'aimant 16 et orientée vers le centre de l'aimant 16 est de valeur - (x/a) Faimant=Fle dans laquelle FI est la force magnétique exercée sur la bille magnétique 14 lorsque cette bille magnétique 14 est placée sur la circonférence extérieure du disque circulaire magnétique 17. Lorsque la bille magnétique 14 s'échappe du disque circulaire magnétique 17 et est à une distance x envers le disque magnétique circulaire 17, la force Faimant subit une diminution exponentielle, telle que représenté sur les figures 4 et 5. (ii) La force centrifuge F centrifuge qui est imputable à la rotation du rotor 10 et à l'espacement par rapport au centre du rotor 10 est égal à Fcentrifugel =mrM2 dans laquelle r est le rayon par rapport au centre des billes west la vitesse de rotation m est la masse de chaque bille Lorsque la bille magnétique est placée sur la circonférence extérieure du disque circulaire magnétique 17, c'est-à-dire que x=0, étant donné que le rayon de rotation du centre des billes est ro, alors Lorsque la force centrifuge est légèrement supérieure à la force magnétique, comme représenté sur les figures 6 et 7, la bille magnétique 14 va s'échapper du disque circulaire magnétique 17, à la vitesse dans laquelle F l est la force magnétique exercée sur la bille magnétique 14, lorsque cette bille magnétique 14 est placée sur la circonférence extérieure du disque circulaire magnétique 17. Les paramètres Fl, m, r. sont tels que col est supérieur à la vitesse de rotation critique critique. la bille magnétique 14 va initialement rouler afin de passer à la position d'équilibrage, puis s'échapper du disque circulaire magnétique 17, lorsque la vitesse de rotation est graduellement augmentée. L'unité de retardement de roulement 18 présente des propriétés de déformation, telles que l'unité de retardement 18 va être localement déformée sous l'effet de la force centrifuge exercée par la bille magnétique 14 lorsque cette bille magnétique 14 s'échappe du disque magnétique circulaire 17. La déformation locale de l'unité de retardement de roulement 18 empêche que la bille magnétique 14 ne continue à rouler et maintient cette bille magnétique 14 au repos à sa position d'équilibre d'origine. Tel que représenté sur la figure 7, lorsque la bille magnétique 14 s'échappe du disque circulaire magnétique 17, la bille magnétique 14 va déformer l'unité à retardement de roulement 18 et son centre va prendre la position r=rl. On suppose que x=xl lorsque R=R1. Une fois que la bille magnétique 14 s'est échappée du disque magnétique 17, même si la vitesse de rotation est abaissée jusqu'à une valeur inférieure à critique la bille magnétique 14 reste en position d'équilibrage tant que dans laquelle F élastique est la force de restauration venant de l'élasticité de l'unité de retardement de roulement 18. Par conséquent, le dispositif d'équilibrage à billes selon l'invention est applicable à une plage de vitesses de rotation située au-dessous de Me. Lorsque le rotor 10 cesse de tourner, la force de rotation devient de valeur égale à zéro et la bille magnétique 14 va être poussée en direction du disque circulaire magnétique 17, du fait de la force élastique F élastique provoquée par la déformation de l'unité de retardement de roulement 18 et de la force magnétique Faimant du disque circulaire magnétique 17. Par conséquent, la bille magnétique 14 peut reprendre l'état initial lorsque le rotor 10 cesse de tourner. La figure 8 représente la vue de dessus du deuxième mode de réalisation de la présente invention. Dans ce mode de réalisation, l'unité de retardement de roulement 18 est formée intégralement sur le corps principal 12. Plus particulièrement, l'unité de retardement de roulement 18 est constituée d'une surface ondulée 19 placée sur la surface intérieure de l'espace de logement 13. Par conséquent, la bille magnétique 14 va être retenue sur la concavité de la surface ondulée 19 et maintenue en position d'équilibrage, après s'être échappée du disque circulaire magnétique 17. Lorsque le rotor 10 cesse de tourner, la bille magnétique 14 va être attirée par la force magnétique exercée par l'aimant 16 et le disque magnétique circulaire 17, puis être fixée sur la circonférence extérieure du disque circulaire magnétique 17. En résumé, la présente invention fournit une nouvelle structure, permettant d'élargir la plage de vitesses de rotation applicable et, subséquemment, de réduire le bruit et les vibrations provenant du déséquilibre subi par un rotor. Bien que la présente invention ait été décrite en référence à son mode de réalisation préféré, il est évident que l'invention n'est pas limitée à ses détails. Diverses substitutions et modifications ont été suggérées dans la description ci-dessus et/ou vont apparaître évidents à l'homme de l'art. Par conséquent, la totalité de ces substitutions et modifications sont destinées à être englobées dans le champ de l'invention, tel que défini aux revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Un dispositif d'équilibrage à billes pour un fonctionnement à large plage de vitesses de rotation comprenant : un corps principal (12) monté sur un rotor (10) ; un aimant (16) disposé à l'intérieur du corps principal (12) ; au moins une bille magnétique (14) disposée à l'intérieur du corps principal (12) et à l'extérieur de l'aimant (16) ; la bille magnétique (14) étant en mesure d'être attirée sur une circonférence extérieure de l'aimant (16) ; une unité de retardement de roulement (18), disposée autour de la bille magnétique (14) et utilisée pour retenir la bille magnétique (14), après que cette bille magnétique (14) se soit échappée de l'aimant (16). 2. Le dispositif d'équilibrage à billes pour un fonctionnement à large plage de vitesses de rotation selon la revendication 1, comprenant en outre un disque circulaire (17) magnétique placé autour de l'aimant (16) ; la circonférence extérieure du disque circulaire (17) magnétique étant concentrique au centre du rotor (10). 3. Le dispositif d'équilibrage à billes pour un fonctionnement à large plage de vitesses de rotation selon la revendication 1, dans lequel l'unité de retardement de roulement (18) est constituée d'un corps élastique déformable. 4. Le dispositif d'équilibrage à billes pour un fonctionnement à large plage de vitesses de rotation selon la revendication 1, dans lequel l'unité de retardement de roulement (18) est constituée d'une surface ondulée, réalisée sur la surface intérieure du corps principal (12).