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Perfectionnements aux moteurs à ressort.
L'invention concerne les moteurs à ressort utilisant un fil en acier étiré du type habituellement appelé corde à piano, ces moteurs étant destinés à actionner un mécanisme et étant généralement utilisés comme mouvements d'horlogerie.
Il est bien connu qu'on a déjà utilisé des ressorts constitués par un fil enroulé sous forme d'une hélice de façon à former un ressort de torsion rudimentaire destiné à fournir de l'énergie pour actionner des jouets et d'autres dispositifs.
Dans une telle application, une extrémité du ressort hélicoïdal est reliée à un engrenage ou directement à l'organe à entraîner qui est agencé de façon à pouvoir tourner coaxialement avec le ressort.
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L'autre extrémité du ressort est susceptible d'être tournée à la main autour de l'axe du ressort et est équipée d'un rochet ou autre dispositif d'arrêt destiné à empêcher la rotation inverse du ressort. Dans de tels dispositifs, le ressort est comparativement long par rapport à son diamètre, et lorsqu'il est immobilisé à l'extrémité motrice et tourné à l'extrémité entraînée, le couple appliqué de cette façon est absorbé par les spires du ressort et emmagasiné jusqu'à ce que le dispositif d'arrêt soit déclenché, de façon à fournir l'énergie emmagasinée à l'engrenage d'entraînement ou à l'organe commandé qui est ainsi entraîné en rotation.
Parmi les défauts de cette forme simple d'un moteur à ressort limitant sérieusement ses possibilités d'application, il faut citer le rapport entre la longueur et le diamètre, et plus particulièrement les fortes poussées terminales provoquées par la variation de la longueur et de la tension du ressort lorsque celui-ci est enroulé ou déroulé.
En outre, lorsque le ressort hélicoïdal est remonté, sa longueur augmente et son diamètre diminue, mais il est seule- ment possible d'effectuer un nombre relativement petit de tours, étant donné que le ressort subit une poussée latérale provoquée par le pas de l'hélice, qui a pour résultat la présence d'une force non équilibrée dans le ressort provoquant un mouvement sinusoïdal avec des points nodaux prononcés, et si le ressort est tourné davantage, il adopte une forme approximativement el- lipsoidale ou une série de telles formes, de sorte à perdre, lorsqu'il est libéré, une grande quantité de son énergie pour défaire la spire ou les spires ellipsoïdales ou autres, ce qui a pour effet que très peu de son énergie est disponible pour sa rotation axiale.
La présente invention a pour objet de remédier aux incon- vénients précités ou de réduire considérablement ceux-ci, de fa
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çon à permettre d'utiliser un ressort constitué par un simple fil hélicoïdal comme une source d'énergie destinée à entraîner des mécanismes de tous genres.
Suivant une caractéristiques de l'invention, un moteur à ressort du type utilisant un ressort de torsion héliodal fixé par ses extrémités à des organes d'ancrage, et susceptible d'être enroulé autour de son axe pour emmagasiner de l'énergie, de telle sorte que, lorsqu'il est libéré, il reprenne sa forme et entraîne l'un desdits organes d'ancrage autour de cet axe, est caractérisé par des moyens agencés de façon à produire, pendant l'enroulement et le déroulement du ressort, un déplacement axial relatif pré- déterminé desdits organes d'ancrage en fonction de la variation du diamètre du ressort de telle façon que la dimension axiale du ressort soit modifiée positivement et progressivement pendant sa rotation.
Pour faciliter la compréhension de l'invention, les des- sins annexés représentent des modes de réalisation de l'invention, susceptibles d'être utilisés pour un jouet à mouvement d'horlogerie
Dans ces dessins :
Fig. 1 est une vue en élévation d'une partie d'un jouet équipé de roues, une partie du cadre latéral étant enlevée pour montrer des détails du moteur à ressort ;
Fig. 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la fig. 1;
Fig. 3 est une vue en élévation, en coupe le long de l'axe du moteur, montrant le ressort détendu;
Fig. 4 montre le moteur à ressort de la fig. 3 à l'état entièrement remonté, et
Fig. 5 est une vue en perspective, avec échancrure par- tielle, montrant une variante dans laquelle le moteur à ressort comporte une sorte d'engrenage différentiel agencé de façon à res- stituer au ressort, lorsqu'il reprend sa forme initiale, une partie de l'énergie qui lui est impartie pendant son remontage, ce qui a pour effet de maintenir la période pendant laquelle le ressort en-
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traîne effectivement les moyens à commander pendant toute la pério- de prédéterminée, sans nécessiter un engrenage de remontage impor- tant.
En référence aux figs. 1 à 4 des dessins, le moteur à ressort est logé à l'intérieur d'un cadre 1, en forme de boite, d'un jouet comportant des roues 2 entraînées par le moteur à res- sort, par l'intermédiaire d'un train d'engrenages 3, un élément d'entrée de ce train étant constitué par une roue dentée conique 4 engrenant avec des fents coniques 5 prévues sur une tête for- mant flasque 6 d'une vis 7 qui est vissée dans l'alésage taraudé 8 d'un corps coaxial 9 comportant, à son extréùité opposée à la tête 6, une tête en forme de flasque constituant une roue à ro- chet 10,
dont les dents d'encliquetage-périphériques 11 coopèrent avec un cliquet longitudinal ayant la forme d'une lame allongée oblongue élastique 12 qui peut être repliée à partir du plan de l'une des parois latérales du cadre 1, ou comporter, comme repré- senté, une bande allongée oblongue enfilée sur une tige parallèle de support 13 qui est fixée d'une façon convenable sur la paroi latérale appropriée du cadre 1, le cliquet étant placé librement dans une ouverture 14 de ladite paroi latérale, de façon à appli- quer son bord longitudinal libre, sous l'action d'un ressort 15, contre la périphérie dentée 11 de la roue à rochet 10.
La vis 7 est solidaire d'une enveloppe 7' susceptible de coulisser sur le corps précité 9 et jouant le rôle d'un noyau partiel pour un ressort hélicoïdal 17, lorsque celui-ci se trouve à l'état prédéterminé de remontage complet, comme représenté à la fige 4, de façon à empêcher l'existence d'un intervalle entre les extrémités adjacentes du corps 9 et de l'enveloppe 7', et à cons- tituer, en outre, un support approprié pour le ressort.
Les extrémités du ressort sont ancrées sur les têtes 6 et 10, respectivement de la vis 7 et du corps 9, et le pas du filet de la vis 7 et de l'alésage 8 du corps 9 correspond au pas du ressort, ce pas étant maintenu constant dans le ressort sur
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toute sa longueur. Par conséquent, le ressort ne sera pas dé- formé de sa forme cylindrique, par exemple, en une forme sensi- blement ellipsoïdale ou en une autre forme non cylindrique, et il ne subit pas non plus un effort axial ayant pour effet d'aug- menter la distance entre les spires, ce qui empêche les pertes d'énergie efficace provoquées par cette déformation et ces ef- forts, lorsque le ressort reprend sa forme initiale.
La vis 7 et le corps 9 sont portés par un axe ou arbre central 16 comportant une partie terminale cylindrique 16' enga- gée dans un alésage correspondant de la vis 7, et une partie cannelée ou non cylindrique de même longueur 16a coulissant dans une ouverture correspondante dans l'extrémité à flasque du corps 9, cet arbre tourillonnant dans des paliers 22 prévus dans le cadre 1, et comportant une partie terminale 18 destinée à recevoir une clef ou une manivelle pour remonter le ressort.
Les dimensions du ressort 17 sont telles qu'il s'adapte, dans on état inerte représenté à la fig. 3, exactement entre les têtes 6 et 10, lorsque ces deux têtes sont vissées l'une dans l'autre par une rotation relative. En empêchant la vis 7 ou la première roue motrice constituant la tête 6 de tourner, par exemple en immobilisant les roues 2 entraînées par le train d'en- grenages 3, et en tournant l'arbre 16, le ressort est remonté et sa longueur augmente; mais en même temps, la roue à rochet 10 est déplacée axialement sur l'arbre, à cause de l'interaction entre la vis 7 et le corps taraudé 9.
Le ressort est ainsi entièrement remonté, en tournant la roue à rochet 10 et le corps 9 qui en est solidaire, le nombre de tours nécessaire, de sorte que, lorsque le ressort est entiè- rement remonté, la roue à rochet 10 se sera déplacée sur la par- tie carrée ou d'entraînement 16a de l'arbre 16 jusqu'à la limite de sa course, comme représenté à la fig. 4, et le ressort rempli- ra toujours l'espace entre les organes terminaux 6 et 10.
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Le cliquet 12 empêche maintenant la rotation du ressort en sens inverse, mais lorsqu'on libère l'organe 6 ou la première roue motrice, l'énergie du ressort est libérée et entraîne le train d'engrenages3, tandis que la roue à rochet 10 ne tourne pas, de sorte que les organes filetés 6 et 8 coopèrent de façon à faire glisser la roue à rochet 10 axialement sur l'arbre 16 suivant le raccourcissement du ressort, jusqu'à ce que l'état inerte original soit atteint.
Etant donné que l'opération de remontage du ressort entraîne le dévissage de la roue à rochet 10 par rapport à la vis 7, il est désirable de prévoir un dispositif empêchant un remon- tage exagéré, lequel peut avoir la forme d'un appendice 19 placé sur la face extérieure de la roue à rochet 10, d'une façon telle qu'il soit juste dégagé, à l'avant-dernier tour du remontage, d'une butée 20 prévue sur le cadre principal, mais qu'il bute lors de l'exécution du dernier tour du remontage et du déplacement axial de la roue à rochet, contre cette butée fixe sur le cadre, de façon à empêcher la continuation de la rotation de la roue à rochet.
La vis 7 est empêchée de se déplacer axialement par un bossage 21 prévu à une extrémité et butant contre une partie fixe 1' du cadre, et par son autre extrémité butant contre l'extrémité intérieure de la partie non cylindrique 16a de l'arbre 16. Au be- soin, on peut prévoir des paliers de butée à ces extrémités, lors- que le moteur est destiné à des travaux de haute qualité ou assez durs, le moteur représenté sur les dessins ayant une forme simple appropriée à l'usage dabs des jouets bon marché ou autres. D'au- tre part, le ressort peut être un ressort multiple, au lieu d'ê- tre une seule longueur de fil, cornue représenté.
Il est préférable de prolonger le corps 9, en 9e, au-delà de son alésage taraudé, pour qu'il butecontre la face annulaire opposée de la tête 6, comme représenté à la fig. 3, lorsque le res-
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sort se trouve à l'état détendu. Il est également avantageux de donner au ressort une légère charge préalable, lors de l'assem- blage du moteur, de façon à emmagasiner une force d'entraînement effective dans le ressort avant le début du remontage.
En référence à la fig. 5, les deux extrémités du moteur à ressort, c'est-à-dire le corps 9 et la vis 7 précités, comportent des roues dentées, dont l'une, 5', engrène avec un pignon 4' re- lié aux moyens destinés à être entraînés par le moteur, et égale- ment avec un pignon 23 monté sur un arbre intermédiaire 24 sus- ceptible de tourner librement dans des paliers dans le cadre du moteur, l'axe de cet arbre étant incliné par rapport à l'axe du corps et de la vis, cet arbre incliné portant à son extrémité, adjacente à l'extrémité de remontage de l'arbre du moteur à res- sort,un pignon plus petit 25 engrenant avec une roue dentée 26 montée sur l'extrémité de remontage du moteur.
Le pignon 25 pos- sède, comme représenté, de préférence une forme conique ou tron- conique, de sorte qu'une partie de sa périphérie soit constamment parallèle à l'axe du moteur à ressort. De cette façon, le mouve- ment de translation de la roue dentée 26 maintient toujours l'en- grènement avec la roue conique 25. Un cliquet 27 coopère avec les dents d'encliquetage 28 prévues sur le pignon 23, de façon à empê- cher que le ressort ne reprenne d'une façon intempestive sa forme initiale, après avoir été remonté.
La disposition précitée présente l'avantage que, prati- quement, toute l'énergie emmagasinée dans le ressort lors de son remontage est utilisée pour entraîner le mécanisme approprié, tandis que les moteurs à ressort existants pour mouvements d'hor- logerie et autres ont le défaut de présenter une grande période indésirable inactive pendant le remontage du ressort, et, par conséquent, pendant que celui-ci reprend sa forme initiale.
Il s'ensuit de ce qui précède que, étant donné que la force exercée sur chaque extrémité du ressort 17 est égale, mais
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de sens opposé, les pignons 23 et 25 sont sollicités également dans des sens opposés, mais, étant donné que le pignon sur l'ex- trémité motrice est plus grand que celui à l'extrémité de remon- tage, le pignon plus petit 25 est entraîné par le pignon plus grand 23, et ceci dans n'importe quelle proportion désirée sui- vant leurs diamètres relatifs. Ceci a pour résultat que, lors- que le ressort 17 se déroule, l'extrémité motrice parcourt dans l'espace une distance plus grande que l'extrémité de remontage, qui tourne toutefois également dans l'espace et dans la même direction.
Ceci ne provoque, pratiquement, aucune perte de puissance, étant donné que la totalité de l'énergie emmagasinée dans le ressort est retenue dans ce qui peut être considéré comme un circuit énergétique rotatif, mais fermé. La seule énergie dépensée est celle concernant le mouvement relatif des deux extrémités du ressort.
Cette action différentielle permet ainsi de libérer la totalité de l'énergie du ressort en une quantité et sous un régi- me correspondant à n'importe quel but particulier.
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