Dispositif de contrôle de la vitesse de rotation d'un arbre L'invention concerne un dispositif de contrôle de la vitesse de rotation d'un arbre. Ce dernier peut être soit un organe important d'un mécanisme, soit seulement un organe subsidiaire mécaniquement lié à un organe principal dont on peut contrôler la vitesse de rotation.
Le dispositif selon l'invention s'applique notam ment au cas dans lequel l'arbre est entraîné en ro tation par un moteur électrique ou à commande élec trique ; dans ce cas, il peut comporter un organe coulissant qui provoque la fermeture ou l'ouverture d'un contact électrique placé dans le circuit de com mande dudit moteur, ce qui permet de réaliser la régulation, à une valeur déterminée, de la vitesse de ce moteur.
Le contrôle de vitesse réalisé par le dispositif peut d'ailleurs se traduire soit seulement par une in dication visible ou sonore, notamment sur un cadran d'appareil de mesure, soit par un déplacement d'un organe à commander en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre.
Le dispositif de contrôle de la vitesse de rotation d'un arbre selon l'invention, est caractérisé en ce qu'il comporte deux noix portées par cet arbre et toutes deux entraînées en rotation par lui, noix dont l'une est fixée sur ledit arbre, taudis que l'autre est montée coulissante sur lui, des moyens sollicitant ces deux noix l'une vers l'autre, lesdites noix comportant chacune, sur leurs faces en regard, au moins un alvéole, chaque alvéole de l'une des noix étant dis posé vis-à-vis de l'alvéole correspondant de l'autre noix, ces alvéoles ayant, vers leur débouché extérieur,
la forme de courts canaux dont les axes géométriques sont inclinés par rapport à l'axe géométrique de l'ar bre, dans un sens tel qu'ils sont plus éloignés de ce dernier axe au débouché de chaque alvéole qu'à l'extrémité intérieure utile de celui-ci, chacun desdits alvéoles contenant au moins une bille susceptible de s'y déplacer longitudinalement et faisant saillie par rapport à la face correspondante de la noix, le tout étant agencé de manière que la position de la noix coulissante soit fonction de la vitesse de rotation de l'arbre,
le dispositif comprenant en outre des organes de contrôle dont l'un au moins est commandé par ladite noix coulissante.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 est unie vue schématique en coupe d'un élément de cette forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue d'ensemble <B>de</B> cette forme d'exécution, en coupe.
Sur la fig. 1, le repère 1 désigne un arbre rotatif sur lequel est fixée une noix 2 comportant des alvéoles 3 répartis autour de l'axe X-X de cet arbre et de cette noix. Dans chaque alvéole 3 est logée librement au moins une bille 4.
D'autre part, une se conde noix 5, tout en étant entraînée en rotation par l'arbre 1, peut coulisser longitudinalement par rap- port à celui-ci et peut donc s'approcher ou s'éloigner plus ou moins de la noix 2.
Cette seconde noix 5 comporte elle aussi dies alvéoles 6 répartis autour de l'axe X-X,
et de préférence respectivement symé triques des alvéoles 3 par rapport au plan. médian passant entre les faces en regard des deux noix. Les axes géométriques B 1-C et B2-C des. alvéoles 3 et 6 ont une direction oblique par rapport à l'axe X-X,
le point C d'intersection de ces deux axes étant plus éloigné dudit axe X-X que les points B1 et B2 du fond desdits. alvéoles. Chaque alvéole 6 contient au moins une bille 7 qui s'appuie en A sur la bille 4 de l'alvéole 3 correspondant.
Les d'eux noix sont sol licitées l'une en direction de l'autre par des moyens convenables, par exemple élastiques, non représentés sur la fi-. 1, de sorte que les deux billes tendent dans une certaine mesure à être pressées l'une contre l'autre.
Le diamètre des billes et 1a largeur des alvéoles sont choisis de façon que les billes puissent se déplacer assez librement, mais sans jeu excessif, dans les alvéoles ; en outre, les surfaces en contact sont de préférence polies, en vue de réduire les frottements.
Lorsque l'arbre 1 tourne, la force centrifuge tend à écarter les billes dudit arbre ; mais, comme celles- ci sont guidées dans les canaux que constituent les alvéoles, et appuyées l'une contre l'autre., elles exer cent sur la paroi oblique de chaque canal de.
la noix coulissante 5, une action qui force ladite noix à s'écarter de la noix 2 fixée sur l'arbre 1, de sorte que la vitesse de rotation, de l'arbre 1 se traduit par l'am plitude du déplacement axial de la noix 5, laquelle agit sur des organes de contrôle.
La fig. 2 représente un moteur électrique 21 équipé d'un dispositif de contrôle de la vitesse de son arbre, ce dispositif étant agencé de manière à assurer une régulation de cette vitesse. Sur cette figure, 1 dé signe comme précédemment l'arbre du moteur, sur lequel est fixée une première noix 2 dont chaque alvéole contient une bille 3, et 5 désigne la deuxième noix, coulissante, dont chaque alvéole contient une bille 7.
La noix 2 entraîne en rotation la noix 5 au moyen de tétons 8, qui permettent toutefois le cou- lissement longitudinal de ladite noix 5 par rapport à la noix 2. Sur la noix 5 est disposé un roulement 9, de préférence étanche, qui porte à sa partie supé rieure une rondelle intermédiaire 10, de préférence en matière synthétique dure et lisse.
D'autre part, une lame 11 porte-contact est reliée à l'une de ses extrémités au bâti 12 du dispositif, par l'intermédiaire d'une charnière l2a dont l'axe est per pendiculaire au plan de la figure. A son autre extré mité, la lame 11 porte un plot de contact mobile 13 s'appuyant normalement sur un plot de contact fixe 14, les surfaces de contact 13-14 étant situées sen siblement à la même hauteur que la charnière 12a.
L'ensemble de ces deux plots est connecté dans le circuit électrique d'alimentation du moteur 21. Sur la face de la lame porte-contact 11 opposée à la rondelle intermédiaire 10, vient s'appliquer une ex- trémité d'au moins un ressort taré 15 sur l'autre extrémité duquel appuie une vis 16 disposée dans un écrou 17 ;
cette vis 16 est susceptible d'être en traînée en rotation, par l'intermédiaire d'un ergot 18, par un axe de commande 19 muni d'un bouton de manoeuvre 20, qui permet de régler la pression exer cée par le ressort sur la lame portecontact 11. A l'exception de ce bouton 20 et de la partie extérieure de l'arbre 1, l'ensemble du dispositif et du moteur est disposé dans un carter ou boitier 22a-22b-22c en trois parties.
Lorsque la vitesse de rotation de l'arbre du mo teur augmente, la rondelle intermédiaire 10 est appli quée sur la face correspondante de la lame porte- contact 11 et, au fur et à mesure de l'augmentation de cette vitesse, l'effort exercé par ladite rondelle sur ladite lame augmente. Lorsque cet effort devient supérieur à celui qui est exercé sur l'autre face de la lame par le ressort 15 tel qu'il a été réglé au moyen du bouton.
20, la lame porte-contact 11 s'écarte de sa position de repos, et le plot de contact mobile 13 se sépare du plot de contact fixe 14, interrompant ainsi le circuit d'alimentation du moteur, de sorte que ce dernier ralentit. L'action du ressort 15 redevient alors prépondérante, et les plots 13-14 reviennent en contact, ce qui provoque de nouveau l'alimentation du moteur.
Il en résulte donc, selon un processus bien connu en lui-même, un. effet de régulation à une vitesse déterminée qui dépend de la position choisie du bouton de commande 20.
Avantageusement, la variation totale de la pres sion du ressort 15 est obtenue pour une rotation du bouton de commande de moins de 360 , et ce bou ton est alors muni d'un index se déplaçant devant un cadran gradué directement en vitesses de rotation.
Les pièces de contact 13-l4 sont situées dans une position périphérique par rapport aux organes mécaniques de régulation de la vitesse, de sorte qu'elles se trouvent directement dans le courant d'air soufflé par un ventilateur 23 du moteur et sont donc bine refroidies. En outre, elles se trouvent alors à l'abri de projections éventuelles d'huile, et sont d'un accès très facile en vue de leur remplacement éven tuel.
Le nombre d'alvéoles que présente chaque noix peut être de un ou de plusieurs, mais il est de préfé rence au moins égal à deux et avantageusement de trois ou de quatre. Ces alvéoles d'une même noix sont de préférence répartis. sur la noix de façon régulière, de façon à assurer une répartition symé trique des efforts transmis par les billes, par rapport à l'axe de rotation du dispositif.
Le dispositif décrit présente notamment, par rap port aux dispositifs de contrôle de vitesse de type connu comportant des masselottes portées par des lames élastiques, les avantages suivants - effort de commande très réduit, puisque la com mande du déplacement axial s'effectue par l'in termédiaire d'un mouvement de roulement, donc avec des frottements très faibles ; - possibilité d'obtenir des efforts de déplacement axial importants ;
- très bon équilibrage des masses en mouvement et absence de vitesses critiques et de vibrations ; - grande marge de réglage de vitesse; - possibilité de réaliser un ensemble compact et robuste.
Device for controlling the speed of rotation of a shaft The invention relates to a device for controlling the speed of rotation of a shaft. The latter can be either an important organ of a mechanism, or only a subsidiary organ mechanically linked to a main organ whose speed of rotation can be controlled.
The device according to the invention applies in particular to the case in which the shaft is driven in rotation by an electric motor or with electric control; in this case, it may include a sliding member which causes the closing or opening of an electrical contact placed in the control circuit of said motor, which makes it possible to regulate, at a determined value, the speed of this engine.
The speed control carried out by the device can moreover be reflected either only by a visible or audible indication, in particular on a dial of a measuring device, or by a displacement of a member to be controlled as a function of the speed of shaft rotation.
The device for controlling the speed of rotation of a shaft according to the invention is characterized in that it comprises two nuts carried by this shaft and both driven in rotation by it, nut one of which is fixed on said shaft. tree, slum that the other is slidably mounted on it, means urging these two nuts towards each other, said nuts each comprising, on their facing faces, at least one cell, each cell of one of the nut being placed vis-à-vis the corresponding cell of the other nut, these cells having, towards their external outlet,
the shape of short channels whose geometric axes are inclined relative to the geometric axis of the shaft, in a direction such that they are further from the latter axis at the outlet of each cell than at the inner end useful thereof, each of said cells containing at least one ball capable of moving longitudinally therein and protruding relative to the corresponding face of the nut, the whole being arranged so that the position of the sliding nut is a function of the speed of rotation of the shaft,
the device further comprising control members, at least one of which is controlled by said sliding nut.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the device forming the subject of the invention.
Fig. 1 is a united schematic sectional view of an element of this embodiment.
Fig. 2 is an overall view <B> of </B> this embodiment, in section.
In fig. 1, the reference 1 designates a rotary shaft on which is fixed a nut 2 comprising cells 3 distributed around the axis X-X of this shaft and this nut. At least one ball 4 is freely housed in each cell 3.
On the other hand, a second nut 5, while being driven in rotation by the shaft 1, can slide longitudinally with respect to the latter and can therefore approach or move away more or less from the nut. 2.
This second nut 5 also comprises dies cells 6 distributed around the X-X axis,
and preferably respectively symmetrical of the cells 3 with respect to the plane. median passing between the opposite faces of the two nuts. The geometric axes B 1-C and B2-C des. Alveoli 3 and 6 have an oblique direction with respect to the X-X axis,
the point C of intersection of these two axes being further from said axis X-X than the points B1 and B2 of the bottom of said. alveoli. Each cell 6 contains at least one ball 7 which rests at A on the ball 4 of the corresponding cell 3.
The nuts of them are sol licit towards each other by suitable means, for example elastic, not shown in fig. 1, so that the two balls tend to be pressed against each other to some extent.
The diameter of the balls and the width of the cells are chosen so that the balls can move fairly freely, but without excessive play, in the cells; furthermore, the contacting surfaces are preferably polished, in order to reduce friction.
When the shaft 1 rotates, the centrifugal force tends to move the balls away from said shaft; but, as these are guided in the channels formed by the alveoli, and pressed against each other., they exert on the oblique wall of each channel.
the sliding nut 5, an action which forces said nut to move away from the nut 2 fixed on the shaft 1, so that the speed of rotation of the shaft 1 results in the amplitude of the axial displacement of nut 5, which acts on control organs.
Fig. 2 shows an electric motor 21 equipped with a device for controlling the speed of its shaft, this device being arranged so as to regulate this speed. In this figure, 1 denotes the motor shaft as above, on which is fixed a first nut 2, each cell of which contains a ball 3, and 5 designates the second sliding nut, each cell of which contains a ball 7.
The nut 2 drives the nut 5 in rotation by means of pins 8, which however allow the longitudinal sliding of said nut 5 with respect to the nut 2. On the nut 5 is arranged a bearing 9, preferably sealed, which carries at its upper part an intermediate washer 10, preferably of hard and smooth synthetic material.
On the other hand, a contact carrier blade 11 is connected at one of its ends to the frame 12 of the device, by means of a hinge 12a, the axis of which is perpendicular to the plane of the figure. At its other end, the blade 11 carries a movable contact pad 13 resting normally on a fixed contact pad 14, the contact surfaces 13-14 being located substantially at the same height as the hinge 12a.
The set of these two pads is connected in the electric power supply circuit of the motor 21. On the face of the contact carrier blade 11 opposite the intermediate washer 10, an end of at least one is applied. calibrated spring 15 on the other end of which bears a screw 16 arranged in a nut 17;
this screw 16 is capable of being dragged in rotation, by means of a lug 18, by a control shaft 19 provided with an operating button 20, which makes it possible to adjust the pressure exerted by the spring on the contact blade 11. With the exception of this button 20 and the outer part of the shaft 1, the assembly of the device and of the motor is arranged in a housing or box 22a-22b-22c in three parts.
When the speed of rotation of the motor shaft increases, the intermediate washer 10 is applied to the corresponding face of the contact carrier blade 11 and, as this speed increases, the force exerted by said washer on said blade increases. When this force becomes greater than that exerted on the other face of the blade by the spring 15 as it has been adjusted by means of the button.
20, the contact carrier blade 11 moves away from its rest position, and the movable contact pad 13 separates from the fixed contact pad 14, thus interrupting the motor supply circuit, so that the latter slows down. The action of the spring 15 then becomes predominant again, and the pads 13-14 come back into contact, which again causes the motor to be powered.
It therefore results, according to a process well known in itself, a. regulation effect at a determined speed which depends on the chosen position of the control button 20.
Advantageously, the total variation of the pressure of the spring 15 is obtained for a rotation of the control knob of less than 360, and this knob is then provided with an index moving in front of a dial graduated directly in rotational speeds.
The contact pieces 13-14 are located in a peripheral position with respect to the mechanical speed regulating members, so that they are located directly in the air stream blown by a fan 23 of the motor and are therefore well cooled. . In addition, they are then protected from any oil splashes, and are very easy to access with a view to their possible replacement.
The number of cells that each nut has may be one or more, but it is preferably at least equal to two and advantageously three or four. These cells of the same nut are preferably distributed. on the nut in a regular manner, so as to ensure a symmetrical distribution of the forces transmitted by the balls, with respect to the axis of rotation of the device.
The device described has in particular, with respect to speed control devices of known type comprising weights carried by elastic blades, the following advantages - very reduced control force, since the control of the axial displacement is effected by the through a rolling movement, therefore with very low friction; - possibility of obtaining significant axial displacement forces;
- very good balance of moving masses and absence of critical speeds and vibrations; - large margin of speed adjustment; - possibility of creating a compact and robust assembly.