Brevet FR2912195A1 — publié le 20080808

La présente invention concerne un dispositif de transmission irréversible de mouvement à engrenage, un équipement électrique comprenant au moins un tel dispositif de transmission, ainsi qu'un véhicule automobile pourvu d'au moins un tel équipement électrique. On retrouve un tel dispositif de transmission dans différents appareillages électriques, en particulier dans ceux équipant des véhicules automobiles. Dans ces conditions, de tels équipements électriques sont par exemple un lève-vitre, un dispositif de déplacement d'un siège, ou encore un essuie-glace. Ainsi, dans le cas où il équipe un lève-vitre électrique, un tel dispositif de transmission est interposé entre un moteur électrique et une commande de déplacement de la vitre proprement dite. L'invention trouve également son application à des appareillages électriques, qui ne sont pas destinés à l'industrie automobile. On citera ainsi, à titre d'exemple, des mécanismes de lève-stores, des équipements électroménagers ou encore de l'outillage électroportatif. De manière classique, un dispositif de transmission de mouvement à engrenage comporte deux organes dentés, formant respectivement une roue et un pignon. Par convention, la roue présente un nombre de dents supérieur à celui dont est pourvu le pignon. De façon habituelle, un engrenage confère une transmission de mouvement de type réversible. En d'autres termes, la rotation de l'un des deux éléments dentés, que ce soit le pignon ou la roue, induit une rotation correspondante de l'autre de ces éléments, à savoir respectivement la roue ou le pignon. On retrouve ce caractère réversible, quel que soit le sens de rotation et quelles que soient les conditions de frottement entre les dents. Or, l'invention vise à proposer un dispositif permettant une transmission irréversible des mouvements entre un organe menant et un organe mené. Ceci signifie que la mise en rotation de l'organe menant induit un entraînement correspondant de l'organe mené alors que, lorsque l'organe mené est mis en mouvement, ceci n'entraîne en revanche pas de déplacement significatif de l'organe menant. Un tel caractère irréversible ne peut pas être obtenu par mise en oeuvre des engrenages de l'état de la technique. Afin de réaliser un tel dispositif de transmission irréversible, i.l est connu de faire appel à une vis sans fin associée à une roue tangente, dont les dents sont ménagées sur le bord périphérique de cette dernière. Ce réducteur est irréversible si l'angle d'hélice du filet de la vis sans fin est inférieur à l'angle de frottement du contact entre les dentures. Avec cette conception, si la vis est menante il y a rotation de la roue, et si la roue est menante il n'y a pas rotation de la vis. Cette solution connue implique cependant certains inconvénients, liés notamment au mauvais rendement des engrenages utilisés. Par conséquent, elle nécessite des moteurs puissants, qui sont d'un coût élevé et induisent une consommation électrique importante. Par ailleurs, la vis sans fin est une pièce usinée, qui présente donc un coût substantiel. En outre, l'effort axial en bout de vis est élevé, ce qui implique d'avoir des butées axiales de bonne qualité et donc de coût élevé. Ceci étant précisé, l'invention vise à proposer un dispositif de transmission de mouvement à engrenage, qui soit de type irréversible et qui permette de remédier aux inconvénients évoqués ci-dessus, inhérents à l'utilisation d'une roue associée à une vis sans fin. A cet effet, elle a pour objet un dispositif de Transmission irréversible de mouvement à engrenage, comprenant un carter supportant un organe menant et un organe mené, une extrémité de l'organe menant étant pourvue d'un pignon, alors qu'une extrémité de l'organe mené est pourvue d'une roue dentée, ce pignon et cette roue formant un engrenage, caractérisé en ce que cette roue et ce pignon sont tels que, en service, la mise en rotation du pignon induit une force effective s'étendant à distance du centre de la roue, de manière à induire une mise en rotation correspondante de cette roue, alors que la mise en rotation de la roue induit une force effective passant au voisinage du centre du pignon, de manière à ne pas induire de rotation correspondante du pignon. Selon d'autres caractéristiques - le rapport entre le diamètre de tête et le diamètre de base du pignon est supérieur à 6, de préférence à 10 ; - le rapport entre le diamètre de tête et le diamètre de base de la roue est inférieur à 4, de préférence à 3 ; le nombre de dents du pignon est égal à un ou deux ; - le nombre de dents de la roue est supérieur à 15, de préférence à 20 ; - l'angle de pression apparent commun à la roue et au 25 pignon est supérieur à 45 , de préférence supérieur à 60 ; le pignon possède un coefficient de déport supérieur à (+l), de préférence à (+2) ; - le coefficient de déport de la roue est inférieur à (-1), de préférence à (-2). 30 L'invention a également pour objet un équipement électrique, notamment un lève-vitres, un dispositif de déplacement d'un siège ou un essuie-glaces, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'au moins un dispositif de transmission irréversible de mouvement à engrenage, tel que défini ci-dessus. L'invention a enfin pour objet un véhicule automobile pourvu d'au moins un équipement électrique tel que défini ci-dessus. L'invention va être décrite ci-après, en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif, dans lesquels : - les figures 1 et 2 sont des vues schématiques 10 d'un dispositif de transmission conforme à l'invention, dans deux positions différentes ; - les figures 3 et 4 sont des vues, respectivement de face et en perspective, illustrant un engrenage appartenant au dispositif de transmission de 15 invention ; -la figure 5 est. une vue de face, analogue à la figure 3, illustrant la mise en rotation de la roue de l'engrenage, par l'intermédiaire du pignon ; - la figure 6 20 figure 3, illustrant le en rotation de la roue - la figure 7 de la figure 6. Le dispositif de 25 qui est représenté de et 2, appartient par exemple à un lève-vitre d'un véhicule automobile. Cependant, il est susceptible d'être intégré dans d'autres types d'équipements électriques, pour véhicule automobile ou autres. 30 Ce dispositif comprend un carter fixe 2, réalisé sous forme d'un bloc massif, qui supporte un arbre menant 4, ainsi qu'un arbre mené 6. La transmission des mouvements entre ces deux arbres 4 et 6 est réalisée par l'intermédiaire d'un engrenage interne au carter 2, qui est. une vue de face, analogue à la blocage du pignon lors de la mise et est une vue à plus grande échelle transmission conforme à l'invention, façon schématique sur les figures 1 n'est par conséquent pas visible sur les figures 1 et 2 mais sera décrit de manière plus détaillée dans les figures suivantes. L'arbre menant 4 est entraîné par un moteur rotatif de type classique, non reorésenté sur les figures, alors que l'arbre mené 6 est solidaire d'une commande de l'organe à déplacer, tel que par exemple la vitre dans le cas d'un lève-vitre. Dans l'exemple des figures 1 et 2, les arbres 4 et 6 possèdent des axes respectifs A et A', qui sont parallèles tout en étant distincts. Conformément à l'invention, ce dispositif de transmission est de type irréversible. Ainsi, comme le montre la figure 1, lorsque l'arbre menant 4 est entraîné en rotation dans l'un ou l'autre sens, selon la flèche M, il y a alors également mise en rotation de l'arbre mené 6, selon la double flèche m. En revanche, comme illustré à la figure 2, lorsque l'arbre mené 6 est entraîné en rotation, selon la double flèche m', ceci n'entraîne pas de mise en rotation sensible de l'arbre menant 4, ce qui est matérialisé par la double flèche barrée M'. En référence à la figure 3, les extrémités des arbres 4 et 6, susceptibles de venir en prise mutuelle, sont respectivement pourvues d'un pignon 8, ainsi que d'une roue 10, qui forment un engrenage. Ce pignon et cette roue comportent des dentures de type cylindrique extérieur, définies avec un profil en développante de cercle, comme cela est le plus courant dans le domaine technique des engrenages. Dans ce qui suit, on va donner, à titre d'exemple non 30 limitatif, les différentes caractéristiques géométriques associées à cette roue et à ce pignon. Si l'on note C1 et C2 le centre du pignon 8 et de la roue 10, respectivement situés sur les axes A et A', l'entraxe E de l'engrenage est égal à 18,37 mm. Par ailleurs, le module apparent commun au pignon 8 et à la roue 10 est égal à mt=1,75. Comme le montre plus précisément la figure 4, cette roue et ce pignon présentent un denture hélicoïdale, présentant un angle d'hélice 1=30 . L'angle de pression apparent commun à cette roue et à ce pignon est at=60 , visible sur la figure 3. De plus, le pignon 8 présente : un nombre de dents Z1=1, un coefficient de déport x1=+2, un diamètre de tête dal=9,34mm, un diamètre de pied df1=6, 58mm, et un diamètre de base db1=0, 87mm. On rappellera que ce diamètre de base est donné par 15 -_a formule : db = mt.Z.cos(a t) De plus, la roue 10 présente un nombre de dents Z2=20, un coefficient de déport x2=-2, 20 un diamètre de tête da2=29,2mm, un diamètre de pied df2=26,4mm, et un diamètre de base db2=17, 50mm. Sur la figure 3, on note L et L' les deux lignes d'action, qui sont de manière connue en soi les tangentes 25 aux deux cercles de base Cb1 et Cb2, présentant les diamètres de base définis ci-dessus. Comme le montre la figure 5, lorsque le pignon 8 est mis en rotation selon la flèche M, ceci crée une force théorique F1r exercée selon la ligne d'action L, dans le cas théorique correspondant à 30 l'absence de frottement. Si l'on suppose qu'il existe un angle de frottement A, la force effective F'1 se trouve décalée de ce même angle par rapport à la ligne d'action. On notera que, dans le cas décrit ci-dessus, le décalage de la force effective par rapport à la ligne 7 d'action L est réalisée en s'écartant de l'axe de la roue, car la force de frottement s'oppose au mouvement entre les deux surfaces en contact, alors que l'engrènement s'opère en zone de retraite des dentures. En ce qui concerne cette Notion de retraite dans un engrenage, ainsi que celle d'approche qui sera décrite dans ce qui suit, on se référera par exemple à l'ouvrage de G. Henriot Traité théorique et pratique des engrenages , publié aux éditions DUNOD. Dans ces conditions, le couple exercé par le pignon est alors égal à 01= F'1I *r, où F', est la valeur de la force F'1. Par conséquent, quelle que soit la valeur du frottement, la roue est soumise à un couple positif, qui entraîne sa mise en rotation selon la flèche m. Lorsque la roue 10 est mise en rotation selon la flèche m', comme le montrent les figures 6 et 7, ceci crée une force théorique F2 s'étendant selon la ligne d'action L. Cependant, si l'on tient compte des frottements qui induisent un angle de décalage A', il existe un décalage correspondant de la force, selon ce même angle A'. On notera que dans ce cas, contrairement à ce qui a été explicité ci-dessus en référence aux forces F1 et F'1r le décalage de la force F2 est réalisé en se rapprochant de l'axe du pignon. En effet, la force de frottement s'oppose au mouvement entre les deux surfaces en contact, alors que l'engrènement s'opère désormais exclusivement en zone d'approche des dentures. Dans ces conditions, si cet angle de frottement est suffisamment élevé, la force effective F'2 passe par le centre Cl du pignon, voire du côté opposé de celui-ci par rapport à la ligne d'action. Le couple de rotation correspondant est alors nul, si la force passe par le centre, ou alors négatif si elle passe de l'autre côté du centre. Par conséquent, il se produit un arc-boutement dans l'engrenage, qui possède alors un mouvement irréversible. Comme on l'a vu dans ce qui précède, afin d'accéder à une telle irréversibilité, l'invention vise à décaler la force effective F'2 en direction du centre du pignon, de manière à annuler, voire à rendre négatif, le couple correspondant. Dans cette optique, il est avantageux que le rapport R1 entre le diamètre de tête dal et le diamètre de base db1 du pignon 8 présente une valeur particulièrement élevée. Ainsi, ce rapport R1 est par exemple supérieur à 6, de -préférence supérieur à 10. Dans cette optique, il est également avantageux que le rapport R2 entre le diamètre de tête dal et le diamètre de base db2 de la roue 10 présente au contraire une valeur relativement faible. Ainsi, à titre d'exemple, ce rapport R2 est par exemple inférieur à 4, de préférence inférieur à 3. Dans cette optique, il est également avantageux que le nombre de dents Z1 du pignon 8 soit très petit, par exemple égal à une ou deux dents. Dans cette optique, il est également avantageux que le nombre de dents Z2 de la roue 10 soit au contraire relativement important, par exemple supérieur à 15, de préférence supérieur à 20. Dans cette optique, il est avantageux que l'angle de pression at, commun au pignon 8 et à la roue 10, présente une valeur élevée, par exemple supérieure à 45 , de préférence supérieure à 60 . Dans cette optique, il est également avantageux que le coefficient de déport x1 du pignon 8 soit positif, tout en présentant une valeur élevée, par exemple supérieure à +1, de préférence supérieure à +2. Dans cette optique, il est également avantageux que le coefficient de déport x2 de la roue 10 soit au contraire négatif, tout en présentant une valeur absolue élevée, de sorte que ce coefficient de déport est par exemple inférieur à -1, de préférence inférieur à -2. L'invention permet d'atteindre les objectifs précédemment mentionnés. En effet, l'engrenage irréversible conforme à l'invention présente un rendement supérieur à ceux des autres mécanismes irréversibles, connus de l'état de la technique. A cet égard, on notera qu'un réducteur faisant appel à une roue et une vis sans fin, de type irréversible, présente un rendement maximal de 30% environ. De plus, un réducteur irréversible faisant appel à un train épicycloïdal présente un rendement maximal d'environ 20%. Or, grâce à l'invention, le gain de rendement est substantiel par rapport à ces solutions connues. On notera en outre que l'engrenage conforme à l'invention peut être réalisé de manière relativement simple, au moyen d'un outillage standard. Ainsi, il peut par exemple être réalisé à l'aide d'une machine de taillage par génération de type classique. Cet engrenage peut être réalisé en de nombreux matériaux différents, tels que par exemple en une matière plastique moulée, par frittage de poudre ou autres. La solution de l'invention est applicable à différents types d'engrenages. On citera notamment, à titre non limitatif, les engrenages hélicoïdaux cylindriques à axes parallèles, ainsi que les engrenages hélicoïdaux avec pignon et crémaillère. Dans ce cas, la crémaillère est considérée comme une roue présentant un nombre de dents infini. REVENDICATIONS 1. Dispositif de transmission irréversible de mouvement à engrenage, comprenant un carter (2) supportant un organe menant (4) et un organe mené (6), une extrémité de l'organe menant étant pourvue d'un pignon (8), alors qu'une extrémité de l'organe mené est pourvue d'une roue dentée (10), ce pignon et cette roue formant un engrenage, caractérisé en ce que cette roue et ce pignon sont tels que, en service, la mise en rotation du pignon induit une force effective (F'1) s'étendant à distance du centre (C2) de la roue, de manière induire une mise en rotation correspondante de cette roue, alors que la mise en rotation de la roue induit une force effective (F'2) passant au voisinage du centre (C1) du pignon, de manière à ne pas induire de rotation correspondante du pignon. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport (R1) entre le diamètre de tête (dal) et le diamètre de base (dbl) du pignon (8) est supérieur à 6, de préférence à 10. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le rapport (R2) entre le diamètre de tête (dal) et le diamètre de base (db2) de la roue (10) est inférieur à 4, de préférence à 3. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre de dents (Z1) du pignon (8) est égal à un ou deux. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre de dents (Z2) de la roue (10) est supérieur à 15, de préférence à 20. 6. Dispositif selon l'une quelconque des =revendications précédentes, caractérisé en ce que l'angle de pression apparent (oct.) commun à la roue (10) et aupignon (8) est supérieur à 45 , de préférence supérieur à 60 . 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pignon (8) possède un coefficient de déport (x1) supérieur à (+1), de préférence à (+2). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le coefficient de déport (x2) de la roue (10) est inférieur à (-1), de préférence à (-2). 9. Equipement électrique, notamment lève-vitres, dispositif de déplacement d'un siège ou essuie-glaces, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif de transmission _irréversible de mouvement à engrenage, conforme à l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Véhicule automobile comprenant au moins un équipement électrique conforme à la revendication précédente.