Dispositif de transmission inverseur de marche à galets de friction La présente invention concerne un dispositif de transmission inverseur de marche à galets de fric, tion et, notamment, un dispositif de transmission à inversions périodiques de marche.
Ce dispositif s'applique, entre autres, à divers appareils industriels (machine à laver ou à dégraisser industrielles, par exemple) et à divers appareils ménagers (machines à laver ménagères entre autres).
A titre d'exemple, on décrira le dispositif de transmission appliqué à une machine à laver.
Il est souvent très avantageux d'utiliser, dans une machine à laver, un moteur tournant dans un sens constant (de préférence, à vitesse sensiblement cons tante) sans s'arrêter.
Il en résulte, en effet, de grands avantages moteur moins puissant, moins cher, économie d'éner gie et l'on évite de nombreux appel de courant.
Le dispositif de transmission objet de la présente invention s'applique particulièrement à ce cas.
Son but est aussi de procurer, entre autres, les avantages suivants 1) Réalisations simples et économiques des rapports des vitesses angulaires et des inversions de mar che avec rendement élevé et fonctionnement silencieux.
2) Eventuellement, interdictions simples de certaines manoeuvres (s'il y a lieu de les éviter).
3) Réduction des efforts nécessaires pour comman der les diverses manoeuvres, tant pour faciliter le travail de l'opérateur (la ménagère dans le cas des machines à laver familiales) que pour réduire l'importance et le prix des.organes de servocommande - par exemple, des servo commandes électriques (électro-aimants ou autres organes) - dans le cas où on les utilise.
On décrira plus particulièrement un dispositif de. transmission appliqué à une machine à laver dans laquelle le moteur tourne à vitesse constante, dans un sens constant, sans s'arrêter à aucun moment.
La fig. 1 est la coupe longitudinale d'un mode de réalisation de l'invention.
La fig. 2 est un schéma relatif à l'un des élé ments de la fig. 1, La fig. 3 est une coupe partielle de la fig. 1 par le plan AA.
La fig. 4 est une vue partielle du dispositif de la fig. 3.
La fig. 5 concerne une coupe partielle de la fig. 1 par le plan BB.
Les fig. 6 et 7 concernent des variantes.
En fig. 1, l'arbre 1 est l'arbre d'un moteur à vitesse constante non représenté contenu dans le carter 2. (Moteur qui est, par exemple, un moteur électrique asynchrone.) Un voile mince 3, fixé au carter 4 et portant une bague d'étanchéité 5 sépare la transmission du moteur proprement dit.
Sur l'arbre 1 est claveté un plateau porte-satel- lites 6, sur lequel est monté un satellite 7 d'axe 7a. (Il peut y avoir un nombre quelconque de satellites 7.
Un seul est représenté ici, et un seul peut éventuelle ment suffire, pourvu qu'il soit équilibré.) Le satellite 7 comporte deux dentures de rayons primitifs r1 et r2 (fig. 2) et engrène - d'une part, avec une couronne dentée 8, de rayon primitif r1 fixe par rapport au carter de l'ap pareil, - d'autre part, avec une couronne dentée 9 de rayon primitif r2, solidaire d'un canon 10.
L'ensemble du porte-satellites 6, des couronnes 8 et 9 et du satellite 7 forme réducteur de vitesse à forte réduction. Et l'on y revient plus loin.
Le canon 10 est .lui-même solidaire d'une came double 10a sur laquelle on revient aussi plus. loin, et dont la fonction est, comme on le verra, de com mander le lavage, alternativement dans un sens de rotation et dans l'autre.
L'arbre 1 du moteur passe à travers les paliers portés par le manchon 11 solidaire du bâti par la console 11a et porte un plateau d'entraînement fixé par vis 12a et muni de doigts 12. Ces doigts 12 pénètrent dans des oreilles 13 portées par une bague 14 et entraînent cette bague en rotation. Cette bague 14 est solidaire, par une vis 15 d'un arbre 16, dont l'axe géométrique est en prolongement de l'axe géo métrique de l'arbre moteur 1.
Les doigts 12 assurent l'entraînement en rota tion de l'arbre 16 par l'arbre 1, car ils sont engagés dans les oreilles 13, mais ils peuvent coulisser légè rement par rapport à ces oreilles 13.
Il en résulte que l'arbre 16, dans son ensemble, tout en tournant avec l'arbre 1, peut coulisser par rapport à lui, la bague 14 participe à ce mouvement de coulissement.
L'arbre 16 passe dans les paliers 17 et 18, dans lesquels il peut tourner et coulisser.
Il est solidaire des deux galets 19a et 19b qui interviennent dans le lavage, il est, de plus, soli daire en rotation du galet 20 qui intervient dans l'essorage.
Les deux galets 19a et 19b sont complètement solidaires de l'arbre rotatif 16 : ils participent à la fois à sa rotation et, quand il en possède, à ses mouvements de translation.
Au contraire, le galet 20 (galet d'essorage) est solidaire en rotation de l'arbre 16, mais grâce à une clavette de guidage 21, il peut coulisser par rapport à cet arbre.
Pour que ce coulissement soit possible, le galet 20 est solidaire d'un canon 22 et d'une butée 23, sur laquelle s'appuie l'une des extrémités d'un levier 24, d'axe 25, qui sert à commander le coulissement du galet 20.
Les commandes, décrites plus loin, sont prévues (on le verra) de façon qu'un seul des trois galets 19a, 19b et 20 soit, à la fois, en contact avec un plateau de friction 26, d'axe 27, qui tourne dans des paliers 28 et 29 (prévus pour absorber efforts radiaux et efforts axiaux) et qui entraîne une poulie 30.
Cette poulie, grâce à une courroie trapézoïdale (non représentée) entraîne, à la manière connue, le récipient de la machine à laver qu'il s'agit de faire tourner (récipient souvent appelé tambour ), - soit à une vitesse angulaire Ul, pour un premier sens de lavage; - soit à une vitesse angulaire _U1 pour un sens inverse de lavage - soit à une autre vitesse angulaire U2 pour l'es sorage.
Le plateau de friction 26 présente la surface de friction 31 pour les galets de lavage 19a et 19b, et la surface de friction 32 pour l'essorage. On va maintenant décrire des organes chargés de commander la position des galets de friction 19a, 19b et 20.
Si l'on revient à la came 10a, cette came est double en ce sens qu'elle possède deux faces de travail: l'une à droite, l'autre à gauche.
Un doigt 33 de bout 33a est en contact avec ces deux faces de cette came double, quia pour but de commander le lavage. Le doigt 33 est l'extrémité recourbée d'une tige 34 parallèle à l'axe géométrique des arbres 1 et 16. La tige 34 passe dans des portées 35 et 36.
Elle est susceptible d'entraîner en translation un autre doigt 37 qui est en contact avec les deux faces 14a et 14b de la bague 14.
Le doigt 37 est monté sur la tige 34 dans les conditions suivantes - Il peut coulisser sur la tige 34, mais un ergot <I>37a</I> l'empêche de tourner par rapport au carter, - un ressort 38a est préalablement comprimé entre un circlips 39a (ou organe analogue) et une ron delle 40a retenue par un circlips 41a, les cir- clips 39a et 41a étant solidaires de la tige 34, - de même un ressort 38b est préalablement com primé entre un circlips 39b (ou organe analo gue) et une rondelle 40b retenue par un cir- clips 41b,
les circlips 39b et 41b étant solidaires de la tige 34.
On va maintenant décrire les organes chargés de commander l'essorage, et qui, dans ce but, mettent en pression le galet 20 sur la surface de friction 32.
Comme on l'a déjà vu, le levier 24 d'axe 25 est susceptible d'appuyer sur la butée 23.
Ce levier porte, d'autre part, un talon 42 en contact avec une rondelle 43, susceptible de cou lisser par rapport à un canon 44.
Ce canon 44 est centré sur la tige 34.
Un ressort 45 a été préalablement comprimé entre la bague 43, retenue par un circlips 43a et une embase 46, qui fait corps avec le canon 44 et qui présente, du côté droit, une surface profilée 47.
Le canon 44 - et l'embase 46 qui fait corps avec lui - ne peuvent pas tourner par rapport au carter, car l'embase 46 porte un ergot 46a qui pénètre dans une rainure 46b du carter.
La surface profilée 47 est en contact avec un doigt 48 solidaire d'une roue dentée 49, d'axe géo métrique confondu avec celui de la tige 34. La roue 49 engrène avec une roue dentée 51, schématisée en fig. 1 par un trait mixte, mais visible en fig. 3 et 4, dont l'axe est perpendiculaire au plan de la fig. 1.
Dans la machine à laver ménagère, le plan de la fig. 1 correspond souvent à un plan horizontal, et l'axe de la roue 51 sera ainsi un axe vertical.
Sur cet axe, à son extrémité située vers le haut de la machine à laver, sera fixé, cela dit à titre d'exemple, un bouton moleté (non représenté) ou une manivelle ou organe analogue qui permettra de faire tourner la roue dentée 51, et, puisqu'elle engrène avec la roue dentée 49, de faire tourner cette roue 49 et l'axe 34 qui en est solidaire en rotation.
D'autre part, un ressort 52, monté sur l'arbre 16, tend à pousser vers la gauche de la fig. 1 la butée 23, et, par suite, tend à dégager le galet 20 de sa surface de friction 32. Il maintient en contact la face profilée 47 avec le doigt 48.
Le fonctionnement de l'appareil a lieu dans les conditions qui vont maintenant être décrites.
Un premier organe, constitué par le train épicy- cloïdal qui a déjà été décrit et qui comporte, notam ment, le porte-satellites 6, le satellite (ou les satel lites) 7, les couronnes dentées 8 et 9, réalise d'em blée la forte réduction de vitesse angulaire néces saire pour passer de la vitesse du moteur à la vitesse de rotation de la came double 10a, qui, on le sait, agit par ses deux faces sur le doigt 33. Cette came a pour but de commander les alternatives du lavage.
L'importance de la réduction de vitesse angu laire varie selon les types de machine ; mais il peut arriver, par exemple, que, le moteur tournant à une vitesse voisine de 1500 tours par minute, il faille faire tourner la carne 10a à une vitesse angulaire de l'ordre de 2 tours par minute - voire même à une vitesse plus faible. Il faut donc diviser, dans ce cas, la vitesse du moteur par 750 environ.
On appellera <B>a',</B> la vitesse angulaire de l'arbre 1 du moteur, qui est l'arbre porte-satellites 6 (a est donc l'angle qui caractérise la position de cet arbre 1) ; la vitesse angulaire de l'arbre de sortie du train épicycloïdal, arbre ici constitué par le canon 10 solidaire de la couronne 9 et solidaire de la came double 10a ; w, la vitesse angulaire d'un satellite 7 prise par rap port au carter de l'appareil.
Soit (3'1 la vitesse angulaire de la couronne den tée 8. La formule de Willis relative aux trains épi ou hypocycloïdaux donne, pour le système constitué par le porte-satellites, le satellite et la couronne dentée 8, l'équation w - (1 - Ei)â + E1'1 (1) Dans cette équation, on pose (fig. 2)
EMI0003.0025
Rl étant le rayon primitif de la couronne dentée 8 et ri étant le rayon primitif du pignon denté du satellite 7 qui est en prise avec la couronne 8.
On a, de même, pour le système constitué par le porte-satellites, le satellite 7 et la couronne den tée 9 .
w = (1 - E)a'+ E(3' (2) Dans cette équation, on pose (fig. 2)
EMI0003.0032
R., étant le rayon primitif de la couronne dentée 9 et r2 le rayon primitif du pignon denté du satellite 7 qui est en prise avec cette couronne 9.
Des équations (1) et (2), on tire <B>(1</B> - El)a'+ EIP'1 =<B>(1</B> - E)OL <B>+</B> E@' <B>(3)</B> Or, il faut, dans cette équation, faire = (3'1 = 0 car la couronne dentée 8 est fixe par rapport au carter de l'appareil.
Il en résulte - E1â = - Eâ + E(3' (4) D'où
EMI0003.0050
L'équation (5) montre qu'il suffit de faire s - El très faible pour obtenir une très faible valeur du rapport c'est-à-dire une vitesse très lente pour le canon
EMI0003.0051
10 et la came 10.
Cela ç'-btient très simplement en donnant aux rapports
EMI0003.0053
et les valeurs très voisines.
EMI0003.0054
En fig. 1, les rapports
EMI0003.0057
et
EMI0003.0058
sont en effet très voisins.
A titre d'exemple, si l'on prend - pour le pignon du satellite en prise avec la cou ronne 8 : 27 dents ; - pour le pignon du satellite en prise avec la cou ronne 9 : 26 dents ; - pour les couronnes 8 et 9, respectivement 28 et 27 dents, on obtient un rapport de réduction égal à
EMI0003.0066
Dans ces conditions, la came double 10a tourne à la vitesse qui correspond à une certaine période D de lavage que l'on a choisie.
On appelle période de lavage, l'intervalle de temps qui comprend une première durée pendant laquelle le tambour (ou organe analogue) fait dans un premier sens un certain nombre de tours, une seconde durée sans entraînement du tambour , une troisième durée pendant laquelle le tambour fait un certain nombre de tours dans un sens opposé, et une quatrième durée pendant laquelle le tambour n'est pas entraîné. Le lavage reprend alors dans le premier sens.
Cela posé, les faces de la came double 10a pous sent successivement le doigt 33 de gauche à droite et de droite à gauche (plus une position médiane de repos).
Ces déplacements de gauche à droite et de droite à gauche sont transmis par la tige 34 et le doigt 37 à la bague 14 qui, on l'a vu, est solidaire de l'arbre 16, lequel tourne à la vitesse angulaire de l'arbre moteur 1. La bague 14 étant complètement solidaire de l'arbre 16 (en rotation et en translation), l'arbre 16 tout entier est alternativement entraîné vers la droite et vers la gauche (avec repos pour une posi tion médiane) - quand il est poussé vers la gauche, le galet 19a vient en contact avec la surface de friction 31, - quand il est poussé vers la droite, le galet 19b vient en contact avec cette surface de friction 31 et le galet 19a est dégagé.
Dans les deux cas, la vitesse angulaire de l'arbre de sortie 27 se trouve réalisée à la valeur voulue (pour un choix convenable des dimensions du sys tème) et avec changement de sens de rotation. Pour la position médiane, les deux galets 19a, 19b sont tous deux dégagés- et le tambour n'est plus entraîné.
Les forces de poussée sur le plateau 26 sont obtenues par les ressorts 38a, 38b dans des condi tions qui vont maintenant être exposées.
Si la came 10a pousse vers la droite le doigt 33 et la tige 34 pour mettre le galet 19b en contact avec la surface 31, comme il est représenté en fig. 1, l'ensemble de la tige 34, du doigt 37, de la bague 14, de l'arbre 16 et des galets 19a, 19b est poussé vers la droite jusqu'à ce que le galet 19b arrive en contact avec la surface 31, le galet 19a étant alors dégagé.
A partir de ce moment, il n'y a plus de déplace- ment possible vers la droite pour le galet 19b, l'arbre 16, la bague 14 et le doigt 37. Mais la came 10a continue à pousser vers la droite le doigt 33 et la tige 34.
Ce mouvement est possible, mais, de ce fait, le ressort 38b, qui avait été préalablement comprimé, se trouve alors comprimé davantage entre le cir- clips 39b et la rondelle 40b qui appuie sur le doigt 37, le ressort 38a étant toujours comprimé entre les circlips 39a et<I>41a et</I> sans action sur le doigt 37.
Il en résulte la pression nécessaire du galet 19b sur la surface 31 du plateau de friction 26. Quand, au contraire, la came 10a pousse vers la gauche le doigt 33 et la tige 34 pour mettre le galet 19a en contact avec la surface 31, les opéra tions sont tout à fait analogues, mais elles mettent en jeu le ressort 38a, comprimé entre le circlips 39a et la rondelle 40a, en vue d'obtenir la pression du galet 19a sur la surface 31 du plateau de friction 26, le ressort 38b étant alors sans action sur le doigt 37.
On va supposer maintenant que la ménagère veut passer du lavage à 1' essorage .
Comme on l'a vu, elle a à sa disposition un bouton susceptible d'entraîner en rotation un axe 53 (fig. 3 et 4) et la roue dentée 51, qui engrène avec la roue dentée 49.
En tournant ce bouton, elle fait tourner la roue dentée 51 et la roue dentée 49, et, par suite, la tige 34 solidaire du doigt 33. Il suffit de faire tour ner le bouton d'un certain angle pour dégager le doigt 33 de la came 10a et pour l'amener dans une rainure évasée 54 ménagée dans le carter (fig. 1 et 5). La came 10a est dès lors sans action sur le doigt 33.
La rainure 54 est établie de telle façon que, dès que le doigt 33 y a pénétré suffisamment, par rota tion de la tige 34, il se trouve dans une partie médiane 54a de la rainure 54 pour laquelle le doigt 33 est également dans sa position moyenne, et pour laquelle les deux galets 19a et 19b sont dégagés.
Au cours de cette première rotation du bouton, le doigt 48, solidaire du pignon 49, s'est déplacé, sur la surface profilée 47, dans la partie 47a de ce profil. Cette partie de surface est plane et située dans un plan normal à l'axe de la tige 34. Par suite, cette partie 47a ne communique pas de mouvement de translation à l'embase 46, donc au canon 44.
La ménagère continue à tourner le bouton : le doigt 48 quitte alors la partie plane 47a et arrive dans une partie de la surface profilée 47 qui com porte une rampe. L'action du doigt 48 sur cette rampe pousse vers la gauche l'embase 46, le canon 44, la rondelle 43 et le talon 42 du levier 24, qui pivote autour de son axe 25, de façon à pousser vers la droite la butée 23 et le galet 20. Ce galet 20 arrive en contact avec la surface 32.
La ménagère continuant à tourner le bouton, le doigt 48 chasse de plus en plus vers la gauche l'embase 46.
Il en résulte une augmentation de la compres sion du ressort 45. D'où la force de pression néces saire du galet 20 sur la surface 32.
Les rampes de la came 10a et celles de la sur face profilée 47 sont déterminées de façon que les phases d'approche des galets vers les surfaces de friction qui leur correspondent se fassent relative ment vite, puisque les déplacements se font alors sans efforts ; au contraire, les rampes qui correspon dent ensuite à des augmentations de compression des ressorts sont établies de manière à réduire le travail mécanique alors nécessaire pour la rotation du bouton.
Les galets de friction 19a, 19b, 20 peuvent être faits en matériaux habituels dans les dispositifs à friction (genre Ferodo, par exemple) ; cependant, ils peuvent l'être en d'autres matières.
La forme de l'organe qui donne la réduction de vitesse pour entraîner l'organe chargé d'assurer les commandes successives du lavage dans les deux sens peut largement varier.
On peut, notamment, dans certains cas, au lieu d'un train épicycloïdal comme celui qui a été décrit, utiliser un train hypocycloïdal. Les couronnes ana logues aux couronnes 8 et 9 peuvent, dans certains cas, être extérieures au lieu d'être intérieures.
Les engrenages peuvent éventuellement être en matières plastiques (nylon, rilsan par exemple). D'une manière générale, la vitesse de rotation de l'organe chargé d'assurer une loi de périodicité pour rait être réalisée autrement que par un train épi- cycloïdal ou hypocycloïdal. Elle pourrait l'être, notamment, par des trains de roues ou par des systèmes de roues et de vis (ou systèmes analogues).
Les variantes peuvent porter sur de nombreuses caractéristiques, notamment - sur le nombre de satellites (la fig. 1 n'en repré sente qu'un seul qui devra être équilibré, mais on peut en utiliser un nombre quelconque) ; - sur la came de distribution de l'inversion de marche (forme, disposition, etc.) cette came peut, notamment, ne pas être concentrique à l'arbre moteur 1 ; on peut éventuellement utiliser un moteur indépendant pour l'entraînement de cette came ;
- sur les moyens de commande mis à la disposi tion de l'opérateur (boutons, leviers, etc.) ; - sur la nature des moyens de commande : cette nature peut être, ou entièrement mécanique, ou électromécanique, ou en partie mécanique ou en partie électrique.
D'une manière générale, les moyens qui ont été décrits ci-dessus peuvent s'appliquer à des machines entièrement automatiques, avec les adjonctions appro priées. Dans ce cas, la roue dentée 51 sera entraî née, non par la ménagère elle-même, mais par un dispositif de servocommande mécanique ou électro mécanique.
Il peut y avoir avantage à interdire automati quement certaines manaeuvres de la ménagère à cer tains moments - par exemple, à empêcher le doigt 33 de sortir de la came 10a, aux moments où l'un des galets 19a et l9b est encore en fonction.
Dans ce but, une rainure 55 (fig. 6) est prévue dans la console 11a solidaire du carter pour guider le doigt 33 pendant la période de lavage. Cette rai nure 55 empêche tout mouvement de rotation du doigt 33 autour de l'axe de la tige 34, pendant que les galets 19a et 19b sont en pression.
Mais cette rainure 55 est interrompue par une rainure 56 qui lui est perpendiculaire.
Le plan médian de la rainure 56 est situé sen siblement en face du plan médian de la came 10a, de façon que le doigt 33 puisse tourner autour de l'axe de la tige 34 quand il est amené par le mou vement de la came 10a en face de cette rainure 56, c'est-à-dire pendant les durées de repos (où les galets 19a, 19b ne sont pas en fonction).
On intercalera, de préférence, une liaison élasti que entre le bouton de commande dont dispose la ménagère et la tige 53 ; de cette façon, si la ména gère rencontre une résistance, cette liaison élastique interviendra et, ultérieurement, quand l'interdiction cessera, la manoeuvre désirée par la ménagère sera exécutée.
La fig. 7 montre, à titre de variante, un autre moyen d'interdiction de certaines manoeuvres. Dans cette variante, le doigt 33, au cours de ses déplace ments de gauche à droite et de droite à gauche, ne peut pas quitter la came 10a, quand il se trouve à gauche - donc pendant la fraction de u période où le tambour tourne en sens inverse du sens d'es- sorage. Il peut quitter la came 10a pendant les autres fractions de u période .
Dans ce but, seule la paroi gauche de la rainure 56 a été maintenue, la paroi droite de cette rainure a été supprimée. Il n'y a donc plus de rainure 56. Mais le doigt 33 est constamment poussé vers la gauche, donc vers la paroi gauche conservée, par le ressort 57, fixé au carter.
Le bossage du carter (constitué par la paroi gau che de l'ancienne rainure 56 de la fig. 6) empêche le doigt 33 de quitter la came 10a, quand ce doigt se trouve en face de cette paroi.
Dans les autres moments, le doigt 33 sort de la came 10a, si la tige 34 tend, en tournant à la demande de la ménagère, à l'en faire sortir.
Cette disposition empêche le doigt 33 (préala blement sorti de la came 10a) d'y rentrer quand cette came présente sa rainure face à la partie gau che. Cette position de la came donnerait le sens de rotation du lavage contraire au sens d'essorage.
Mais, dès que la came 10a a tourné et que la rentrée du doigt 33 dans cette came n'est plus sus ceptible de déterminer l'entraînement du tambour en sens inverse de l'essorage, la rainure de la came 10a se trouve plus à droite et le doigt 33 y peut rentrer.
Grâce à ces dispositions, à l'essorage ne peut pas succéder aussitôt le lavage en sens inverse de l'essorage, mais seulement un temps de repos ou un temps de lavage dans le même sens que l'essorage.
Il y a là des avantages pour la douceur de fonc tionnement. En définitive 1) Pour le dispositif de la fig. 1 et dans toutes ses variantes, le galet d'essorage ne peut venir en fonction que si, préalablement, les deux galets de lavage ont été dégagés. De même, l'un de ces galets ne peut venir en fonction que si, préalablement, le galet d'essorage a été dégagé.
2) Mais, pour ce même dispositif de la fig. 1, on peut, dans certains cas, désirer se prémunir con tre des manoeuvres trop rapides de l'opérateur (la ménagère, dans le cas d'une machine à laver familiale, éventuellement, une servocommande, dans le cas d'appareils entièrement automati ques). Les fig. 6 et 7 concernent des variantes de moyens éventuellement utiles à cet égard.
D'une manière générale, le train épicycloïdal constitué par le porte-satellites 6, le satellite 7, les couronnes dentées 8 et 9, peut donner la réduction de vitesse dans le rapport n2, si l'on constitue ce train épicycloïdal dans les conditions suivantes : le satellite 7 présentera n dents dans sa partie aux prises avec la couronne 8 et (n -1) dents dans sa partie aux prises avec la couronne 9, la couronne 8 aura<I>(n + 1)</I> dents, la couronne 9 aura<I>n</I> dents.
Le rapport des vitesses (3' et â est alors
EMI0005.0071