FR2533286A1 - Dispositif pour la conversion de mouvements de rotation dans un seul sens en mouvements de rotation alternes et utilisation dudit dispositif - Google Patents

Abstract

RENVERSEMENT DE MARCHE COMPORTANT UN ELEMENT DE ROTATION MENANT AVEC UNE ROUE CONIQUE, QUI PRESENTE UN SECTEUR DENTE ET UN SECTEUR NON DENTE, AINSI QU'UN ELEMENT DE ROTATION MENE AVEC UN ARBRE ET DEUX ROUES CONIQUES SOLIDAIRES EN ROTATION DE CE DERNIER. LE SECTEUR DENTE 35A DE LA ROUE MENANTE 35 EST DIMENSIONNE DE FACON A ENGRENER ALTERNATIVEMENT AVEC UNE DES ROUES MENEES 51, 53, AFIN DE LUI FAIRE EFFECTUER DES ROTATIONS ALTERNEES. LES DENTS CORRESPONDANTES DES DEUX ROUES CONIQUES MENEES 51, 53 SONT DECALEES SUR LES CERCLES PRIMITIFS D'UN ARC INFERIEUR AU QUART DU PAS. LE DISPOSITIF SELON L'INVENTION PERMET UNE INVERSION PRATIQUEMENT SOUDAINE DU SENS DE ROTATION ET INTERDIT TOUT BLOCAGE DU RENVERSEMENT DE MARCHE.

Description

La présente invention concerne un dispositif pour lla conversion de

mouvements de rotation dans un seul sens en mouvements de rotation alternés, avec une roue dentée menante et deux roues dentées menées en liaison de rotation permanente, la roue dentée menante ou chacune des deux roues dentées menées présentant au moins un secteur non

denté, de sorte que la roue dentée menante en rotation engrène alter-

nativement avec les deux roues dentées.

Le brevet suisse n 610 753 et le brevet correspondant des Etats-Unis N 6 4 111 208 décrit diverses variantes de dispositifs convertissant des mouvements de rotation produits dans un seul sens par le moteur d'une perceuse en mouvements de rotation d'un foret alternativement en sens opposé La première de ces variantes comprend un arbre menant avec une manivelle, un coulisseau et un arbre mené également muni d'une manivelle, les axes de rotation des deux arbres

étant alignés et le coulisseau présentant une translation perpendicu-

laire à ces axes Chaque manivelle comporte un maneton excentré par rapport aux arbres et s'engageant dans-un percage d'une partie du coulisseau La seconde variante comprend également un arbre menant

avec une manivelle et un coulisseau Ce dernier est muni d'une cré-

maillère, engrenant-avec un pignon monté sur l'arbre mené Dans la troisième variante, l'arbre menant est muni d'une tete Cette dernière présente une gorge annulaire dans un plan incliné par rapport à l'axe

de rotation de l'arbre menant o Un coulisseau, guidé en translation paral-

lement à l'axe de rotation de l'arbre menant, présente un tourillon s'engageant dans la gorge annulaire et une crémaillère engrenant avec

un pignon monté sur l'arbre mené.

La conversion du mouvement s'effectue ainsi dans toutes les variantes L'aide d'un coulisseau guidé en translation le long d'une droite Etant également soumis à des forces perpendiculaires à son ) sens de translation, le coulisseau accroît les pertes par frottement

et impose des moyens de guidage relativement coûteux.

Le coulisseau et ses moyens de guidage nécessaires rendent en

outre le dispositif relativement volumineux et lourd Un tel dispo-

sitif équipant une perceuse à main destinée a des interventions chirurgicales, son encombrement et son poids élevés compliquent le

travaill da chirurgien utilisant la percc-.

Dans la première des trois variantes au moins, l'arbre mené n'effectue un mouvement alterné de rotation que suivant un angle qui, par construction, doit être inférieur à 180 Il en résuile l'inconvénient suivant: au lieu du foret usuel à deux tranchants,

il est nécessaire d'utiliser des forets spéciaux à tros trarchanlts.

Lorsqu'une perceuse est équipée d'un dispositif, réalisé selon une queiconque des tros variantes, et son arbre menant tourn à vitesse constante, l'arbre mené effectue des mouvements de rota Lion alternés dont la vitesse angulaire croît sinusoidalement jusqu'à une valeur maximale, puis décroît lentement Il en résulte 'inconvénient

suivant: le foret ne peut travailler à une vitesse de coupe cor ve-

nant pour le matériau à percer que pendant de courtes parties de

ses mouvements de rotation alternés.

Le module d'utilité de la République f Sdérale d'Allemagne n 1 941 557 décrit un-dispositif pour la conversion de rotations d'un arbre menant dans un seul sens en rotations alternées d'un arbre mené, cas deux arbres ainsi que deux arbres intermédiaires tournant autour d'axes parallèles L'arbre menant et chaque arbre intermédiaire sont munis d'une roue présentant un secteur denté le secteur denté de la roue montée sur l'arbre menant engrenant alternat ivemrent avec le secteur d-nté des deux autres roues -,a secteur non denté des roues onatées sur les arbres interméciaires présente à une extromite

un rebord en saillie radiale sur la denture Les deux arbres inrer-

médiaires présentent en outre des roues entièrement dentées et engrenant mutueler-ent, et un arbre int=raédiaise est en outre muni d'une roue denteée supp imentaire, engrenant un secteur denté de l'arbre mené Lorsque l'arbre menant tourne er, service, le secteur denté de la roue qu'il Cporte s'appq cue alternativement sur le rebord précité d'une des roues montées sur les arbres intermédiaires et ll'aènc dars une position o il peut engréner les secteurs dentés

ces roues uontées sur les arbres intermédiaires.

Le modèle d'utilité de la République fédérale d'Allemagne n I 941 557 ne précise la position relative de la denture des secteurs dentés tes roues mortées sur les deux arbres intermédiaires Il est toutefois plausible d'admette qu'on a prévu que les dents des deux

secteurs doivent présenter les mêmes positions en phase, c'est-à-

dire qu'une partie au moins des dents se recouvre exactement quand les deux secteurs dentés sont superposés par une translation sans rotation Selon le dessin du modèle d'utilité de la République fédé- rale d'Allemagne N O 1 941 557, le secteur denté de la roue menante atteint lors de l'inversion du sens de rotation une position dans laquelle il est totalement désengrené, c'est-à-dire qu'il n'engrène

avec aucun des secteurs dentés des roues montées sur les arbres inter-

médiaires Pendant cette phase de fonctionnement, les arbres inter-

médiaires et par suite aussi l'arbre mené peuvent tourner librement au moins dans le sens pour lequel le rebord précité de la roue devant engrener la première avec la roue menante s'éloigne du début

du secteur denté de cette dernière La position relative des den-

tures de la roue menante et des roues montées sur les arbres inter-

nmédiaires n'est toutefois plus définie alors, de sorte qu'un blocage

du-réducteur est très probable.

Le modèle d'utilité de la République fédérale d'Allemagne n' l 941 557 ne précise pas l'utilisation du réducteur On peut

toutefois supposer que le réducteur connu est destiné à des opé-

rations de commande relativement lentes Ce réducteur connu ne con-

viendrait toutefois certainement pas pour un fonctionnement au cours

duquel des couples résistants élevés s'exercent sur l'arbre mené.

En cas d'utilisation pour l'entraînement d'un-foret par exemple,

ce dernier pourrait exercer des couples résistants sur l'arbre mené.

Lors de l'inversion du sens de rotation, ces couples produiraient de légères rotations des arbres intermédiaires et par suite, pour

les raisons indiquées à l'alinéa précédent, un blocage du réducteur.

Le réducteur décrit dans le modèle d'utilité de la République fédérale d'Allemagne n' l 941 557 ne conviendrait également pas pour un fonctionnement à vitesses de rotation relativement élevées, telles que cellesnécessaires par exemple pour l'entraînement d'un foret, car des pièces relativement nombreuses et lourdes, à fort moment d'inertie, doivent être animées d'un mouvement de rotation alterné

et il existe plusieurs pièces tournantes, dont la répartition mas-

sique diffère fortement d'une répartition à symétrie de rotation.

Le réducteur selon le modèle d'utilité de la République fédé-

raie d'Allemagne N O 1 941 557 ne conviendrait toutefois pas pour l'entraînement d'un foret parce que son arbre mené effectue des rotations alternées dont l'angle est nettement inférieur à 1800, et parce qu'il est relativement volumineux et lourd La production du réducteur connu est en outre relativement coûteuse aussi par suite du nombre é evé de roues et secteurs dentés nécessaires, un facteur particulier d'augmentation des codits provenant du fait que le secteur non denté des roues montées sur les arbres intermédiaires doivent présenter un rebord en saillie radiale sur la denture et que

ces roues ne peuvent donc pas être des roues dentées classiques.

Le brevet des Etats-Unis N O 1 734 489 décrit un moteur avec

deux cylindres et pistons Chaque piston est relié à une crémail-

1 ère engrenant un secteur denté d'une roue, qui présente en outre deux secteurs à denture conique Un arbre mené porte deux roues avec des secteurs à denture conique, décalés et devant engrener alternativement avec les dentures coniques de la première roue précitée Ce réducteur est ainsi destiné à convertir les rotations alternées de la première roue précitée, produites par les mouvements

des pistons, en rotations de l'arbre mené dans un seul sens.

Ce réducteur ne convertit donc pas i's rotations de même sens en rotations alternées Les secteurs dentés des deux roues coniques montées sur l'arbre mené sont par ailleurs décalés Pour autant qu'on puisse s'en rendre compte, les dentures des deux roues coniques, supposées prolongées sur tout le pourtour de la roue et projetées l'une sur l'autre, se reccuvriraient exactement Il semble plausible

que sans cela le réducteur ne pourrait absolument pas fonctionner.

Il en résulte toutefois alors à chaque inversion du sens de rotation de la roue menante, et-de la façon précéden-nent décrite pour le réduct 2 ur connu selon le modèle d'utilité de la République fédérale

d'Allemagne n'1 941 i 57, un état temporait d'absence totale d'en-

grènement des dentures des roues coniques, ainsi qu'une grande probabilité de blocage du réducteur lors des inversions du sens de

rotation de la roue menante que les crémaillères font tourner.

253328 d La demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne

publiée sous le n 29 36 004 décrit des mécanismes à engrenage com-

portant chacun des paires de roues dentées à engrènement intermit-

tent Les roues dentées du côté menant présentent un secteur denté et un secteur non denté, de rayon égal au rayon maximal du secteur denté Les roues du coté mené comportent chacune deux positions périphériques d'o des dents ont été supprimées pour former des

évidements Ces mécanismes à engrenage semblent destinés à conver-

tir des rotations continues de l'arbe menant dans un seul sens en rotations intermittentes des arbres menés, également dans un seul sens Ces mécanismes à engrenage ne permettent donc pas de convertir

des rotations de même sens en rotations alternées.

L'invention a pour objet un dispositif pour la conversion de mouvements de rotation dans un seul sens en mouvements de rotation alternés, permettant d'éliminer les inconvénients des dispositifs connus En partant du dispositif selon le modèle d'utilité de la République fédérale d'Allemagne n 1 941 557, l'invention doit en particulier éviter le risque de blocage, meme quand les roues dentées menées entraînent un élément qui, comme un foret par exemple, peut

exercer un couple résistant sur elles.

Le dispositif doit en outre permettre une production aussi

économique que possible Il doit de plus être avantageusement pos-

sible de réduire les pertes par frottement, les dimensions et le poids du dispositif, de façon à permettre son utilisation par exemple

sur une perceuse à main pour applications chirurgicales.

On a constaté avec étonnement u 'un état rigoureusement sans engrènement peut être évité quand les dentures des deux roues menées tournent en phase l'une par rappcrt à l'autre, dans certaines limites, à condition que la roue dentée menée n'engrenant pas avec la roue dentée menante soit légèrement en avance sur la seconde roue dentée menée Cette avance peut être obtenue lors des inversions du sens de rotation quand la roue dentée menée en avance, qui doit engrener après l'inversion du sens de rotation, interdit une rotation libre des roues menées au moment des inversions de sens Il est également possible D'obtenir ainsi que les roues dentées menées n'atteignent

j naiu une position de rotation dans laquelle le ré 4 ucteur se blo-

qua Selon une caractéristique essentielle de l'inventern, des points correspondants des dentures des deux roues menées de pas t o

sont dtca llés, par projection de l'unesur l'autre ou par tra:s-

lati'orn sans rotation Jusqu'en recouvrement, d'un are mesur 4 sur eur rs cecles primitifs et différant d'un arc a -'u Itcitipl entier du pas t présentaac la valeur la plus proche, aven O n < la, < t /4 et la rouc dentée menée qui n'engrène pas avec la roue dentde In menante étant en avance d'un arc a par rapport à la roue dentée

menée qui enrene.

Dans ur e forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, l'arc a est au moins égal à 5-20 %, de préférence au

Imoins égal à 10 % et par exemple au moins égal à 15 % du pas t.

O L'invention a en outre pour objet une utilisation du dispositif pour la conversion de mouvements de rotation produits par un moteur

dans un sens constant en mouvements de rotation de sens alterné.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront

mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous

d'exemples de réalisatidn et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est la coupe longitudinale d'un dispositif, se montant sur une perceuse pour la conversion de mouvements de rotation dans un seul sens en rotations alternées; la figure 2 est le plan de la roue conique menante, présentant un secteur non denté, et des deux roues coniques menées avec lesquelles elle engrène alternativement; la figure 3 represente la variation temporelle des rotations de l'lés Ient de rotation rené, la durée des inversions dv sens de rotatien étant fortement exagérée par raison de clarté; la figure 4 représente les cercles primitifs des roues coniques selon figure 2; la fi ure 5 représente un dispositif de percage avec une perceuse et un dispositif de conversion de mouvements de rotation; et la figure 6 représnte un dispositif de bobinage avec un dispositif

de cc version de mouvements de rotation.

Le dispositif 1 représenté à la figure I constitue un renver-

sement de marche pour la conversion de mouvements de rotation dans un seul sens en mouvements de rotation alternés Le dispositif 1 comprend un carter 3, présentant une symétrie de rotation générale par rapport à son axe longitudinal et constitué suivant l'axe

principal par une partie cylindrique et une partie conique, dimi-

nuant vers une extrémité L'intérieur du carter 3 est constitué par une ouverture longitudinale débouchante 3 a et deux ouvertures

3 b, 3 c radialement en regard et débouchant dans la précédente.

L'ouverture longitudinale 3 a est constituée par un alésage étagé,

dans lequel une bague d'arrêt 5 filetée est vissée de façon démon-

table à l'extrémité opposée à la partie conique du carter La bague d'arrêt 5 comporte suivant l'axe longitudinal du carter 3 des ergots 5 a, s'éloignant de ce dernier, et fixe un roulement à billes 7 logé dans l'ouverture longitudinale 3 a Un élément de rotation 9 comporte un tourillon 9 a, monté en rotation dans le roulement à billes 7, une roue conique 9 b contiguë au tourillon et un trou borgne 9 c ou 9 d à chaque extrémité L'extrémité de l'arbre menant 11 qui pénètre dans le trou borgne 9 c comporte un perçage 11 a que traverse une goupille 13 montée dans le tourillon 9 a et solidarisant ainsi l'arbre et le tourillon en rotation L'extrémité du tourillon 9 a en saillie sur le carter 3 et la bague d'arrêt'5 porte une rondelle 15, bloquée sur l'arbre menant 11 par une vis 17 traversant un perçage radial du tourillon 9 a Un joint 19 assure intérieurement l'étanchéité entre la bague d'arrêt 5 et le tourillon 9 b. Un bouchon vissé 21 et un joint d'étanchéité 23 sont logés dans l'ouverture 3 b du carter 3 Un disque 25 est logé dans la partie extérieure de l'ouverture 3 c et fixé rigidement, par exemple emmanché avec étanchéité aux fluides Un axe de palier 27 est fixé rigidement dans le disque 25, par enmmanchement avec étanchéité aux

fluides depuis l'intérieur du carter L'extrémité'de l'axe 27 péné-

trant à l'intérieur du carter 3 est formée par une tête 27 a Une rondelle 29 est disposée sur la face intérieure du disque 25 et une douille 31 entre cette rondelle et la tête 27 a La rondelle 29 et

la douille 31 sont réalisées dans un matériau autolubrifiant et per-

mettant un bon glissement, à base métallique par exemple, la

douille 31 tournant autour de l'axe 27.

Des roues coniques 33 et 35 sont montées avec ajustement serré sur la douille 31 et solidarisées en rotation par au moins une gou- pille 37 ou un élément similaire Les deux roues coniques 33, 35 tournent autour d'un axe 39 et constituent un élément de rotation

41, également appelé ci-après premier élément de rotation ou élé-

ment de rotation menant La roue conique 33 engrène avec la roue conique 9 b Comme le montre la figure 2, la roue conique 35 comporte

un secteur denté 35 a et un secteur non denté 35 b, le premier s'éten-

dant sur un arc d'angle au centre 8 et le second sur un angle au centre de 360 Un coussinet 43 est logé dans le trou borgne 9 d et un coussinet 45 dans la partie de l'ouverture longitudinale 3 a se trouvant dans la zone conique du barter 3 Les deux coussinets 43, 45 sont par exemple emmanchés avec un ajustement plus ou moins serré et sont réalisés dans un matériau autolubrifiant à base métallique, permet

tant un bon glissement.

Un arbre 49 d'axe 47 est monté en rotation dans les deux cous-

sinets 43, 45, l'axe 47 constituant aussi l'axe longitudinal du -

carter 3 et de la roue conique 9 b et étant perpendiculaire à l'axe 39 Deux roues coniques 51, 53 sont montées de façon démontable, mais solidaires en rotation et bloquées axialement sur l'arbre 49, sur les côtés diamétralement opposés de l'axe 39 Les roues coniques 51, 53 peuvent par exemple tre emmanchées ou clavetées sur l'arbre 49, le blocage axial de la roue conique 51 pouvant être assuré par un épaulement de l'arbre 49 et le coussinet 43, et le blocage axial de la roue conique 53 par un épaulement de l'arbre 49 et un autre moyen auxiliaire L'arbre 49 forme avec les deux roues coniques 51,

53 un élément de rotation 55, également appelé ci-après second élé-

ment de rotation ou élément de rotation mené Les deux roues coniques

51 et 53, également appelées ci-après roues (dentées) menées, com-

portent une couronne dentée s'étendant sur un cercle complet et sont disposées sur des côtés différents de l'axe 39, de façon que la roue conique 35 en rotation engrène alternativement avec la roue

conique 51 et la roue conique-53, de la façon précisée ultérieure-

ment. A 'L'extrémité conique du carter 3, son ouverture longitudinale est munie d'une gorge annulaire dans laquelle est logé un joint 57 assurant l'étanchéité de l'intérieur du carter àl i'extrémité de sortie de l'arbre 49 Ce dernier porte une manchette à élasticité caoutchoutique entre le coussinet 45 et la roue conique 53 L'arbre

49 comporte un trou borgne 49 a cylindrique, commençant à son extré-

mité en saillie sur le carter, et au voisinage de la manchette 59 un trou radial avec un entraîneur 61 pénétrant dans le trou borgne 49 a L'arbre 49 présente en outre au voisinage de la manchette 59

trois autres trous radiaux, régulièrement répartis sur Sa circonfé-

rence, et dans lesquels sont logés des corps d'encliquetage 63, à savoirdes billes que la manchette 59 fait pénétrer partiellement avec élasticité danh le trou borgne 49 a La manchette 59 assure en outre l'étanchéité entre le trou contenant l'entraîneur 61, les trous contenant les corps d'encliquetage 63 et par suite le trou borgne 49 a

d'une part et l'intérieur du carter d'autre part.

Pendant le fonctionnement du dispositif, le tourillon 9 a de l'élément de rotation 9 est entraîné dans un seul sens, par exemple à une vitesse de rotation constante autour de l'axe 47 La roue conique 9 b transmet ce mouvement de rotation à la roue conique 33 de

l'élément de rotation 41 et par suite aussi à la roue conique 35 pré-

sentant un secteur non denté L'élément de rotation 41 effectue ainsi des mouvements dans un seul sens de rotation, par exemple dans le sens indiqué par la fllche 65 (figure 2) Le secteur denté 35 a de la roue conique 35 engrénant alternativement avec les deux roues coniques 51 et 53, l'élément de rotation 55 formé par l'arbre 49 et les deux roues coniques 51, 53 tourne alternativement dans des sens

de rotation différents.

Sur la figure 3, le temps t est porté en abscisse et la vitesse angulaire W de l'élément de rotation 53 en ordonnée La courbe en créneaux 67 représente schématiquement la variation temporelle de la vitesse angulaire W de l'élément de rotation mené 55 dans le cas ou l'l lmant te rotation menant 41 tourne à une vitesse constante dans le temps Une valeur positive de la vitesse angulaire; est par exemple affectée aux mouvements de rotation de l'élément mené 55 pour lesquels le secteur denté 35 a de la roue conique 35 engrène avec la roue conique 51, et une valeur négative aux mouvements de rota-

tior pour lesquels la roue 35 engrène avec la roue dentde 53.

On admet que l'élément de rotation mené 55 inverse son sens de rotation et est immobile à l'instant t = 0, et que la denture de la roue 35 engrène avec celle de la roue 51 La vitesse angulaire W de l'élément de rotation mené 55 croît alors brusquement jusqu'à sa xvaleir m-aximale positive et la conserve pendant la durée T, Lorsque le secteur denté 35 a de la roue 35 a franchi la roue 51, la vitcsse angulaire W de l'élément de rotation mené 55 décroît brusquement jusqu'à la valeur zéro et la conserve pendant la durée T 2 Lorsque la denture du secteur 35 a engrène avec la denture de la roue 53, la vitesse angulaire atteint brusquement sa valeur maximale négative et la conserve pendant la durée T 3 L'élément de rotation mené demeure ensuite immobile pendant une durée T 4, puis un nouveau cycle commence La durée d'un tour complet de la roue 35 et d'une période complète de l'élément de rotation mené 55 est désignée par T.

Le renversement de marche du dispositif 1 permet ainsi de con-

vertir des mouvaments de rotation de l'élément menant dans un seul

sens en rotations alternées de l'élément mené, de façon que le rap-

port des valeurs absolues des vitesses angulaires des éléiments de rotation menant et mené soit pratiquement constant rendant toute la rotation rie l'iément moré dans un sens ou dans l'autre La durée T est eole la dcre T et la durée TI est égale à la durée T 4, les lees T et T étant représentées à plus grande échelle par raison de clarté Chacune des durées T et T est égale, pour une vitesse

1 3

angulaire constante de 'élément de rotation menant 41, à 48 % au mains et de préférence à 49 % environ de la périede T, de sorte que les durées d'inversion T 2 et T 4 sent par exemple égales chacune à 1 Z environ de ir péricde T.

Les roues coniq:es 35, 51, 53 doivent répondre à certaines condi-

tions, exposées ci-dessous, pour que ce comportement soit atteint et

que le renversement de marche fonctionne bien.

Il est d'abord utile que l'engrènement de la denture de la roue avec les dentures des roues 51 et 53 ne se fasse qu'avec un faible jeu Quelques notations supplémentaires sont introduites et décrites ci-dessous - z 35 est le nombre entier et pair de dents que la roue conique 33

possèderait dans le cas d'une denture s'étendant sur toute la circon-

férence z S-est le nombre de dents également pair ou le cas échéant impair que présente effectivement le secteur 35 a Le pas de la roue 35 et des roues 51 et 53, c'est-à-dire l'arc du cercle primitif des roues compris entre 2 flancs droits ou gauches de dents voisines, est désigné par t -Le recouvrement ú désigne de la façon habituelle le nombre de dents de la roue 35 engrenant avec une des roues 51 ou 53 La valeur de recouvrement c arrondie au nombre entier le plus proche est désignée par E Le recouvrement E est habituellement au moins égal à 1,3 et, pour le

renversement de marche, est utilement égal à 1,5 au moins et infé-

rieur à 2 Le nombre de dents du secteur 35 a est alors: z: (z 35/2) E

E est alors avantageusement égal à 2.

Les deux roues coniques 51 et 53, ou plus précisément leurs -

dentures sont sensiblement identiques et présentent en particulier les mêmes diamètres primitif, intérieur et extérieur, ainsi que le même nombre de dents, ce nombre pouvant être pair ou impair Les deux roues 51 et 53 sont montées sur l'arbre 49 de façon que leurs dents soient légèrement-décalées les unes par rapport aux autres quand on suppose que les deux roues sont projetées l'une sur l'autre parallèlement à l'axe de rotation 47 ou superposées par translation axiale sans rotation Ce décalage, également indiqué sur la figure 2,

est décrit ci-dessous à l'aide de la figure 4 Cette-dernière repré-

sente les deux axes 39 et 47, le cercle primitif 75 de la roue conique 35, le cercle primitif 81 de la roue conique 51, le cercle

primitif 83 de la roue-conique 53 et les centres des cercles primi-

tifs Un point 85 ou 87 est en outre marqué sur chacun des deux

cercles primitifs 81 et 83 Ces points représentent des points con-

jugués de deux roues, situés sur les cercles primitifs, ou par exemple

les points d'intersection des axes des dents avec les cercles prini-

tifs La figure représente en outre deux droites 89, 91 parallèles à l'axe 47, situées dans des plans différents qui passent par ce dernier, et coupant les deux cercles primitifs 81 et 83 La droite 89 passe par le point 85 et la droite 91 par le point 87 Les deux droites 89 et 91 sont donc des rayons de projection du point 85 sur le cercle primitif 83 ou du point 87 sur le cercle primitif 81 Les deux points 85 et 87 sont décalés l'un par rapport à l'autre d'un arc a mesuré sur un des cercles primitifs 81 ou 83, ou d'un angle au centre a, également appelé ci-après angle de phase, et

mesuré aux centres des deux cercles primitifs 81, 83.

La figure 4 représente en outre une courbe 93, reliant les deux points 85, 87, c'est-à-dire les axes de dent, tracée sur une surface cylindrique tendue par les deux cercles primitifs, et formant -ainsi une partie d'hélice Cette dernière correspond à un filet à droite La roue 35 tourne en fonctionnement dans le sens de la flèche , ce qui correspond à un mouvement de rotation dans le sens des

aiguilles d'une montre dans le cas d'une vue depuis le point d'inter-

section des axes 39 et 47 Lorsque la roue 53 est en outre vue depuis ledit point d'intersection, son point 87 est décalé, dans le sens

inverse des aiguilles d'une montre, de l'arc a par rapport à la pro-

jection du point 85 de la roue 51, c'est-à-dire tourné autour de l'axe 47 Lorsque la roue 51, est vue depuis le point d'intersection, son point 85 est décalé dans le sens inverse des aiguilles d'une montre

de l'arc a par rapport à la projection du point 87.

Il convient de préciser qu'il serait naturellement possible aussi

de faire tourner la roue dentée 35 dans le sens opposé, les roues den-

tées 51 et 53 devant alors être décalées de façon que la courbe cor-

respondant à la courbe 93 fasse partie d'un filet à gauche.

En fonctionnement, la denture de celle des deux roues menées 51, 53 qui n'engrène pas à l'instant considéré avec la roue menante 35 est en

avance par son angle de phase, c'est-à-dire en avance de l'arc a par rap- port à la seconde des deux roues 51, 53 dans le sens de rotation instan-

tané La longueur de l'arc a doit être égale à t /4 au maximum et de préférence inférieure

253328 (

à t /4 La valeur absolue de la longueur de l'arc a est alors com-

prise entre les valeurs O et to/4, de sorte que la condition sui-

vante est satisfaite: O < la, < t /4 ( 2) o L'arc a est alors de préférence égal à 5 % au moins et utile- ment à 10 % au moins, et par exemple à 15 t au moins, du pas t, et de préférence à 23 % au plus et par exemple à 20 % au plus du pas t o

Lorsque le renversement de marche est réalisé de la faon pré-

cédemment décrite, et en particulier les conditions exprimées par les formules ( 1) et ( 2) sont satisfaites, et les roues 35, 51, 53 présentent un jeu entre-dents normal, l'élémer t de rotation mené 55 ne peut tourner seul librement dans aucune position de l'élément de rotation menant 41 Les roues 35, 51, 53 ne peuvent alors également pas atteindre une position de rotation telle que le réducteur se bloque Il va de soi que le décalage des dents fait que l'élénelrl de

rotation menant ne peut être entraîné que dans un seul sens de rota-

tion La position relative des roues menées doit être modifiée pour

obtenir un entraînement dans le sens de rotation inverse.

Les deux roues coniques 51 et 53 ont le même nombre de dents Z 51 53 ' comme précédemment indiqué La valeur absolue de l'angle de

rotation positif ou négatif dont l'élément mené 55 tourne alterna-

tivement dans un sens ou dans l'autre est donnée par la formule sui-

vante, étant l'angle de rotation mesuré en degrés: q = 180 z 35/z 51 ( 3) Le dispositif 1 est par exemple utilisable pour l'entraînement

d'un foret hélicoidal et se monte de fagon amovible sur une perceuse.

La figure 5 représente un dispositif de perçage comprenant une per-

ceuse 101 destinée à la chirurgie osseuse, avec un corps 103, une tubulure d'air comprimé 105, un moteur pneumatique et au moins un organe de commande manuelle 107 Ce dernier permet de brancher et

de couper le moteur et avantageusement aussi de faire varier conti-

nûment la vitesse de rotation de ce dernier L'arbre menant repré-

senté sur la figure 1 peut être constitué par un arbre de la perceuse utilisable pour la fixation d'un mandrin amovible Les-ergota 5 a sont par i:ehrs réalisés de façon à s'engager dans des evidemenrs

du corps 103 de la perceuse et de relier ainsi avec blocage en rota-

tion le carter 3 du dispositif 1 au corps 103 de la perceuse.

Un foret hélicoidal comporte une partie coupante avec deux tranchants du côté frontal et une queue, qui se fixe de façon démor n- table dans le trou 49 a de l'arbre 49 Afin d'assurer la liaison démontable, la queue généralement cylindrique du foret est munie à

rrcximnité de son extrémité d'une gorge annulaire dans laquelle peu-

venr s'en-ac-er les trois corps d'encliquetage 63 La queue du foret

présente en outre un méplat, sur lequel l'entraineur 61 peut s'appli-

quer et solidariser ainsi en rotation l'arbre 49 et le foret 111.

Lors du perçege, les deux tranchants du foret pénètrent chacun dans un secteur par un mouvement de rotation alterné, dont l'angle au centre est égal à la valeur absolue de l'angle de rotation, Cette valeur absolue doit donc être au moins égale ou de préférence

supérieure à 80 ', afin que les deux secteurs précités se recouvrent.

Il est par ailleurs utile pour le pergage que la valeur absolue de l'angle de rotation q soit égale à 360 au maximum et de préférence inférieure à 360 La valeur absolue de l'angle de rotation t peut

par exemple être comprise entre 200 et 300 .

Selon la formule ( 3), cet objectif peut être facilement atteint par un dimensionnement approprié du nombre de dents des roues 35, 51 et 53 Ces nombres peuvent par exemple être: z 35 = 24 dents, z dents et z 51 53 = 16 dents L'angle serait alors d'environ 150 et l'angle de rotation t d'environ 270 Le recouvrement C peut être par exemple égal à 1,63, de sorte que E = 2 L'arc a peut alors être pair e:xemrple de 0,18 t

Les pièces animées d'un mouvement alterné de rotation en fonc-

tionnerent, et essentiellement constituées par l'élément de rotation mené 55 et le foret 111 fixé par ce dernier, ne présentent qu'une masse relativement faible et qu'un faible moment d'inertie Seules les dents sont pratiquement supprimées sur le secteur non denté 35 b de la roue menante 35, tandis que la partie intérieure de la roue est conservée même sur le secteur non denté La répartition massique de in roue dentée menante 35 ne diffère donc relativement peu d'une répartition à symétrie de rotation et les autres pièces tournant en

fonctionnement présentent pratiquement une totale symétrie de rota-

tion Le dispositif est donc utilisable facilement pour convertir des rotations à vitesses relativement élevées, qui assurent une vitesse de coupe favorable du foret 111 L'élément de rotation menant 41, avec la roue conique menante 35, peut par exemple tourner à une vitesse fonction du diamètre du foret et au moins égale à 250 tr/mn environ et par exemple au moins égale à 400 tr/mn environ et au plus égale à 750 tr/mn environ, les roues coniques menées 51, 53 et le foret solidaire en rotation de ces dernières tournant alors

à la même vitesse dans les deux sens.

Pendant le perçage d'un trou la vitesse angulaire du foret 111 est égale à la vitesse angulaire X de l'élément de rotation mené 55 et par suite constante pendant les durées T 1 et T 3 Cela permet de régler la vitesse de rotation de la perceuse de façon que-le foret présente une vitesse de coupe favorable pendant toute la durée des

mouvements de rotation pendant lesquels il coupe.

Lorsqu'un trou doit être percé dans un os au cours d'une opé-

ration, il peut arriver que le foret, au moment o sa pointe sort de l'os qu'elle vient de traverser, enroule et arrache des tissus

mous Les rotations alternées du foret 111 interdisent l'enroule-

ment-et par suite l'arrachement de tissus mous -

Toutes les pièces mobiles du dispositif 1, nécessaires à la conversion des mouvements de rotation, étant montées en rotation et constituées par des arbres et'des roues dentées, le rendement de

la transmission d'énergie est élevé pendant la conversion des mouve-

ments de rotation Il est en outre possible de réaliser le dispositif 1 petit et léger par rapport à la puissance qu'il doit transmettre, de sorte qu'il ne gêne pas le travail d'un chirurgien utilisant le dispositif de perçage représenté à la figure 5 Dans le dispositif 1, les roues coniques 35, 51, 53 peuvent par exemple être dimensionnées

de façon que leur diamètre extérieur maximal soit de 25 mm au plus.

Pour un module de 0,75 mm par exemple et les nombres de dents préci-

tés, le diamètre du cercle primitif est de 18 mm pour la roue conique menante 35 et de 12 mm pour les roues coniques menées 51, 53 Le diamètre extérieur de la roue 35 peut alors être de 19,5 mm et celui des roues 51, 53 de 13,5 mm Il est par ailleurs évidemment possible de faire varier le module et les nombres de dents,-mais le nombre de dents z 35 ne doit utilement pas être supérieur à 36 environ dans le cas d'un dispositif destiné à se fixer sur une perceuse à main. Tous les roulements et roues dentées étant logés à l'intérieur du carter 3, étanche par rapport à l'environnement, le dispositif peut être stérilisé et conservé ainsi avec de faibles dépenses Le cas échéant, la suppression du bouchon vissé 21 permet d'accéder à

l'intérieur du carter-1.

Le dispositif à bobiner schématiquement représenté à la figure 6 comprend un bâti et des moyens de fixation amovible et de rotation d'une bobine 151, dont fait partie un dispositif d'entraînement 157 comprenant un arbre 155 monté en rotation dans un palier 153 au moins, et par exemple un moteur électrique Il comprend en outre un dispositif 161 avecun carter fixé sur son bâti et un renversement de marche pour convertir des mouvements de rotation dans un seul sens en rotations alternées Le renversement de marche comprend trois roues coniques correspondant fonctionnellement aux roues 35, 51, 53, la roue conique correspondant à la roue 35 étant montée sur un arbre menant 163 Ce dernier est relié par un réducteur 165 à roues dentées interchangeables ai dispositif d'entraînement 157 L'arbre mené 167 du renversement de marche du dispositif 161 est relié en rotation par un réducteur 169, à roues droites ou le cas échéant à vis sans fin, à un tambour 171 monté en rotation autour d'un axe perpendiculaire à l'ax e de rotation de la bobine 151 Le tambour 171 porte, avec un second tambour 173 monté en rotation, une bande 175 se déplaçant parallèlement à l'axe de rotation de la bobine 151 Sur cette bande est fixé un organe 177 de guidage d'un élément 179 flexible à bobiner,

tel qu'un conducteur électrique isolé.

Lorsqu'en fonctionnement le dispositif à bobiner enroule un fil

ou un élément similaire sur la bobine 151, le dispositif d'entraîne-

ment 157 fait tourner l'arbre 155 portant-la bobine et l'arbre menant 163 du dispositif 161 dans un seul sens et à une vitesse constante ou le cas échéant variable L'arbre mené 167 du dispositif 161 effectue alors des mouvements de rotation alternés, de sorte que la bande 175 de l'organe de guidage 177 est animé d'un mouvement alternatif le long d'une droite parallèle à l'axe de rotation de la bobine, comme l'indique la double flèche 181 La vitesse de translation de l'organe de guidage est déterminée de façon que les spires de chaque couche de bobine pro- duit soient jointives La course de translation de l'organe de guidage 177 est par ailleurs égaie à la longueur prévue d'une couche de la bobine, de sorte que l'organe de guidage change de sens après le bobinage de chaque couche Un avantage essentiel réside dans le fait que ces changements de sens s'effectuent brutalement, comme le montra la figure et que l'organe de guidage 177 produit par suite pratiquement toujours le meme pas de bobinage pendant chaque course complète d'aller ou de ret(

Les coits de production des dispositifs 1 et 161 sont relative-

ment faibles L'emploi de roues coniques classiques pour la réalisa-

tion du renversement de marche est particulièrement important, seul un évidement approprié devant être réalisé par fraisage ou tout autre méthode appropriée sur les roues coniques menantes, avant ou après la

production des dentures, pour la formation des secteurs non dentés.

Diverses modifications des dispositifs 1 et 161 de conversion de mouvements de rotation sont possibles Les deux roues coniques 51, 53

peuvent par exemple être réalisées en une seule pièce avec l'arbre 49.

Au lieu des deux secteurs 35 a, 35 b, la roue conique 35 peut par ailleurs comporter un autre nombre impair de secteurs dentés et non dentés, et en particulier trois secteurs dentés et trois secteurs non dentés régulièrement répartis La formule ( 1) est alors remplacée par la forrile suivante plus générale: z (z 35/2 n) E ( 4)

n étant un le nombre de secteurs dentés de la roue 35 Les autres svm-

boles étant les mêmes que ceux de la formule ( 1), et E étant de nou-

veau de préférence égal à 2 En outre, z 35 doit évidemment être divisible

par 2 n, de sorte que z devient un nombre entier, pair ou impair.

S La roue conique menante pourrait par ailleurs comporter une couronne dentée complète, les roues coniques menées présentant par contre chacune au moins un secteur non denté Les secteurs dentés des roues coniques menées seraientalors décalés, de façon à engrener airnatier,,nt avcc la roue conique menante Les couronnes dentdes compleres, obtenues fictivement à partir des dentures sectorielles des deux roues menées, seraient décalées l'une par rapport à l'autre, die a façon prccédeoment décrite pour les roues 51, 53 à l'aide de la 'figure 4 Au lieu d'imaginrer que les dentures sectorielles des roues lenées sont complétées en dentures totales, on peut aussi considérer le décalage de deux points conjugués quelconques des dentures, par

exemple les axes de deux dents quelconques des deux roues menées.

Ces points de denture étant décalés d'un arc b, mesuré sur les cercles primitifs projetés l'un sur l'autre, ledit arc doit différer d'un multiple entier du pas t et être supérieur ou inférieur d'un arc a o

au multiple entier le plus proche de to, a étant de l'ordre de gran-

deur défini par la formule ( 2) En d'autres termes, a est alors égal à la valeur absolue de la différence entre b et le multiple entier

< 5 de t le plus proche de la valeur absolue de b.

O Il serait par ailleurs possible de prévoir dans le dispositif 1 un organe de réglage manuel, actionné de l'extérieur, et une douille coulissant le long de la manchette 59 avec ledit organe de réglage tour bloquer ou libérer au choix les corps -d'encliquetage 63 dans la queue du foret Dans une telle variante, la manoeuvre de l'organe de réglage permet de bloquer ou de libérer au choix l'encliquetage du foret. Les moyens du dispositif 1 servant à la fixation sur une perceuse

pourraient en outre être modifiés selon la réalisation de cette der-

ni&re Les ergots 5 a de la bague d'arrêt 5 par exemple pourraient être-

remplatés rar une douille de serrage blocable sur le corps de la-per-

ceuse, la vis de blocage 17 étant alors supprimée et la liaison de blocage entre l'élément de rotation 9 et l'arbre de la perceuse étant

remplacée par un simple embrochage.

* le iisque emmanché 25 pourrait par ailleurs être remplacé par un disque fixé de façon démontable et muni d'un joint d'étanchéité, permettant ainsi de supprimer également l'ouverture 3 b du carter 3,

son bou chen vissé 21 et le joint d'étanchéité 23.

Claims (10)

Revendications

1 Dispositif pour la conversion de mouvements de rotation dans un seul sens en mouvements de rotation alternés, avec une roue dentée menante ( 35) et deux roues dentées menées ( 51, 53) en liaison de rotation permanente, la roue dentée menante ( 35) ou chacune des deux roues dentées menées présentant au moins un secteur non denté ( 35 b),

de sorte que la roue dentée menante ( 35) en rotation engrène alterna-

tivement avec les deux roues dentées menées ( 51, 53), ledit dispo-

sitif étant caractérisé en ce que des points correspondants ( 85, 87 des dentures des deux roues menées ( 51, 53) de pas t sont décalés, o- par projection de l'une sur l'autre ou par translation sans rotation jusqu'en recouvrement, d'un arc mesuré sur leurs cercles primitifs

( 81, 83) et différant d'un arc a du multiple entier du pas t pré-

sentant la valeur la plus proche, avec: O < lal < to/4 et la roue dentée menée qui n'engrène pas avec la roue dentée menante étant en avance d'un arc a par rapport à la roue dentée menée qui engrène. 2 Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que les deux roues dentées menées ( 51, -53) présentent le même nombre de dents et le mime diamètre primitif; et là o chaque roue dentée ( 35) munie d'au

moins un secteur non denté ( 35 b) présente un nombre impair de sec-

teurs non dentés, de préférence' égal à 3 au maximum.

3 Dispositif selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce

que la roue ( 35) comportant une denture discontinue ne présente qu'un

seul secteur denté ( 35 a) et qu'un seul secteur non denté ( 35 b).

4 Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 3, dans

lequel la roue dentée menante ( 35) comporte au moins un secteur non denté ( 35 a) et caractérisé en ce que les deux roues menées ( 51, 53) sont dentées sur toute leur circonférence

Dispositif selon une quelconque des-revendications l à 4,

caractérisé en ce que la roue ( 35) comportant une denture discontinue présente, sur le ou chaque secteur denté ( 35 a), un nombre de dents z donné par la relation:* s donné par la relation::

25332-86

Zs (z 35/2 n) E z 35 étant le nombre fictif de dents que comporterait la roue ( 35) à denture discontinue sur une couronne dentée complète, N le nombre de secteurs dentés ( 35 a) et E la valeur, arrondie au nombre entier le plus proche, du recouvrement des roues dentées ( 35, 51, 53) engrenées.

6 Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 4, carac-

térisé en ce que l'arc a est égal au moins à 0,05 to et inférieur à to/4, utili:ment égal au moins à 0,1 to, par exemple égal au moins à 0,15 t, de

préférence égal à 0,23 to au maximum et par exemple à 0,20 to au maximum.

7 D 1 spositif selon une quelconque des revendications 1 à 6, carac-

térisé en ce que le nombre de dents z 35 que comporterait ou comporte la denture de la roue menante ( 35) si elle s'étendait sur toute la

circonférence est pair.

5 8 Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 7, dans

lequel la roue menante ( 35) comporte au moins un secteur non denté -

( 35 b) et caractérisé en ce que le ou chaque secteur denté ( 35 a) de

la roue menante ( 35) présente un nombre pair de dents.

9 Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 8, carac-

tdrisé en ce que lesdites roues dentées sont réalisées sous forme de roues coniques ( 35, 51, 53); les deux roues coniques menées ( 51, 53) sont solidaires en rotation d'un arbre mené ( 49) commun; et les points ( 85, 87) conjugués, voisins en projection axiale, tels que les axes radiaux de dents voisines des deux roues menées ( 51, 53), sont décalés de l'arc a par rapport à l'axe de rotation ( 47) de

l'arbre mené ( 49).

Dispositif selon revendication 9, caractérisé en ce que l'arbre mené ( 49) est muni de moyens ( 49 a, 59, 61, 63) pour la fixation

démontable d'un foret ( 111); la roue conique menante ( 35) est soli-

daire en rotation d'une roue conique ( 33) tournant autour du même axe ( 39) et engrenant avec une autre roue conique ( 9 b); et ladite roue ( 9 b) tourne autour du même axe ( 47) que l'arbre mené ( 49), se trouve du côté des roues coniques menées ( 51, 53) opposé aux moyens de fixation ( 49 a, 59, 61, 63), et est solidarisée en rotation et de façon démontable par des moyens ( 9 a, 13) à l'arbre ( 11) d'une

perceuse ( 101).

1 i Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 10, carac-

térisé en ce que la roue menante ( 35) et les roues menées ( 51, 53) sent dentées de fagon que les roues menées ( 51, 53) en fonctionnement

soit animées d'un mouvement alterné suivant un angle de rotation supé-

rieur à i 80 et par exemple compris entre 200 et 300 .

12 Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à il,

caractérisé en ce que les roues menante et menées ( 35, 51, 53) pré-

sentent un diamètre extérieur maximal de 25 mm et un nombre de dents

0 maximal de 36.

13 Utilisation du dispositif selon une quelconque des revendica-

tions 1 à 72 pour La commersia de mauvements de rotation praduits par un moteur à sens de rotation constant en mouvements de rotation alternés. 1 Utilisation du dispositif selon revendication 13 pour faire tourner alternativement dans les deux sens un foret hélicoïdal ( 111) à deux tranchants, suivant un angle de rotation dont la valeur absolue est supérieure à 180 et par exemple comprise entre 200 et 300 ', ledit foret (r Tly effectuant par exemple au moins 250 tours

CQ parciels par mianute et dans chaque sens.

Utilisation du dispositif selon revendication 13 pour imprimer Bn mouvement alternatif à -an organe de guidage ( 175) d'un dispositif à bebiper, le long d'un axe de rotation autour duquel un bobinage

est réalisé.