FR2486611A1

FR2486611A1 - Rotary to reciprocation motion converter - has driving gears with teeth on only part of their circumference engaging driven output gear

Info

Publication number: FR2486611A1
Application number: FR8015230A
Authority: FR
Original assignee: CHAMPAGNE JEAN
Current assignee: CHAMPAGNE JEAN
Priority date: 1980-07-09
Filing date: 1980-07-09
Publication date: 1982-01-15

Abstract

The converter has an input gear driven by a prime mover. The width of the gear wheel is divided, so that one half has teeth around the whole of its circumference whilst the other half has teeth only around one third of its circumference. An intermediate gear is constructed in a similar fashion. The continuous gears are in constant mesh. The output gear has teeth around the whole of its circumference and is in mesh with the partially geared wheels. The driving gear rotates at constant speed driving the intermediate gear. The output gear reverses direction continually as it is alternatively driven by the partial gears.

Description

La présente invention a trait au domaine des ensembles mécaniques de transmission et engrenages, destinés notamment aux accouplements. Elle concerne tout spécialement un dispositif mécanique à base d'engrenages, capable d'assurer la conversion immédiate d'un mouvement circulaire d'entrée en un mouvement de sortie de type alternatif pouvant être transformé en mouvement linéaire à vitesse constante ou non. The present invention relates to the field of mechanical transmission and gear assemblies, intended in particular for couplings. It especially relates to a mechanical device based on gears, capable of ensuring the immediate conversion of a circular movement of entry into an exit movement of alternative type which can be transformed into linear movement at constant speed or not.

I1 existe de nombreux cas, dans les domaines d'application les plus variés, où l'on doit mettre en oeuvre ou obtenir un mouvement mécanique alternatif pour faire fonctionner une machine ou partie d'appareillage ou encore un dispositif unitaire simple. Citons par exemple, à titre purement illustratif : les scies alternatives type sauteuses, les scies mécaniques d'atelier, les étaux-limeurs les essuies-glaces pour véhicules, les dispositifs de chargement et déchargement et déchargement de réacteurs, fours ou analogues, les systemes d'alimentation en produits plats (par exemple emballages, feuilles de papier ou plastique..)devant subir dmvers traitements,...etc. There are many cases, in the most varied fields of application, where one must implement or obtain an alternative mechanical movement to operate a machine or part of apparatus or even a simple unitary device. Let us quote for example, purely by way of illustration: jigsaw-type reciprocating saws, mechanical workshop saws, vice files, windshield wipers for vehicles, devices for loading and unloading and unloading of reactors, ovens or the like, systems supply of flat products (for example packaging, sheets of paper or plastic, etc.) to be subjected to treatments, etc.

Pour obtenir de tels mouvements circulaires ou linéaires alternés on doit mettre en oeuvre soit des systemes mécaniques à combinaisons relativement complexes d'organes soit encore des moyens hydrauliques ou pneumatiques, comme par exemple des dispositifs à vérin dont le coût est élevé et qui nécessitent des réglages fréquents et précis pour obtenir une fiabilité correcte. In order to obtain such alternating circular or linear movements, it is necessary to use either mechanical systems with relatively complex combinations of components or else hydraulic or pneumatic means, such as for example actuator devices, the cost of which is high and which require adjustments. frequent and precise to obtain correct reliability.

L'invention vise à remédier à ces inconvénients et a notamment pour but d'apporter une solution simple, peu croûteuse et fiable à ce probleme technique de l'obtention d'un mouvement mecani- que de va-et-vient pour les organes ou pieces destinées à subir des rotations ou pivotements partiels ou encore des déplacements linéaires à alternance de sens. The invention aims to remedy these drawbacks and in particular aims to provide a simple, inexpensive and reliable solution to this technical problem of obtaining a mechanical back-and-forth movement for the organs or parts intended to undergo partial rotations or pivotings or alternately linear displacements of direction.

Pour résoudre ce probleme l'invention propose, dans sa définition la plus générale, un nouveau dispositif constitué par un systeme de base comprenant la combinaison de trois pignons au moins partiellement dentés de même modules, aptes à s'engrener les uns avec les autres, dont : a) un pignon d'attaque (ou moteur) entraîné en mouvement circulaire continu par moteur ou moyen équivalent et démuni de dents sur une partie au moins de sa périphérie : b) un pignon intercalaire, de même diamètre que le pignon d'attaque et également démuni de dents sur une partie au moins de sa périphérie ; c) un pignon fou (ou de sortie) totalement denté, entraîné alternativement dans un sens de rotation puis dans le sens opposé par chacune des zones dentées des pignons a) et b) ; le mouvement alternatif circulaire de ce pignon de sortie étant ensuite transformé en mouvement linéaire par tout moyen connu en soi. To solve this problem, the invention proposes, in its most general definition, a new device constituted by a basic system comprising the combination of three at least partially toothed pinions of the same modules, able to mesh with each other, of which: a) a drive pinion (or motor) driven in continuous circular motion by motor or equivalent means and devoid of teeth on at least part of its periphery: b) an intermediate pinion, of the same diameter as the pinion attack and also toothless on at least part of its periphery; c) a fully toothed idler (or output) pinion, driven alternately in a direction of rotation then in the opposite direction by each of the toothed zones of the pinions a) and b); the reciprocating circular movement of this output pinion then being transformed into linear movement by any means known per se.

Conformément à un mode de réalisation, les parties non dentees-des deux pignons d'attaque et intercalaire, de même diametre, constituent un secteur circulaire continu. Par exemple, chaque pignon est muni de dents pleines, régulièrement espacées sur une zone périphérique donnée, de longueur développée prédéterminée, puis il est totalement édenté sur le reste de son pourtour. Dans tous les cas les parties dentées de chacun de ces deux pignons sont dans une alternance de position telle que l'entraînement du pignon fou précité (totalement denté) par le pignon dit moteur soit immédiatement suivi, sans décalage ni jeu, par l'entraînement en sens contraire de ce pignon fou au moyen du pignon intermédiaire.On obtient ainsi sur le pignon de sortie un mouvement circulaire alterné qu'il est alors~aisé de transformer en mouvement li néaire de va-et-vient par tout élément connu. According to one embodiment, the non-toothed parts of the two drive and intermediate gears, of the same diameter, constitute a continuous circular sector. For example, each pinion is provided with solid teeth, regularly spaced over a given peripheral zone, of predetermined developed length, then it is completely toothless over the rest of its periphery. In all cases the toothed parts of each of these two pinions are in an alternation of position such that the drive of the aforesaid idler gear (fully toothed) by the so-called motor gear is immediately followed, without offset or play, by the drive in the opposite direction of this idler gear by means of the intermediate gear. We thus obtain on the output gear an alternating circular movement which it is then ~ easy to transform into a li liary movement back and forth by any known element.

Comme on le verra plus loin au cours de la description, le diamètre du pignon fou (ou de sortie) peut être le même que celui des deux autres pignons d'entrainement ou bien avoir des dimensions légèrement différentes notamment dans le cas où l'on désire que le mouvement linéaire alterné ne soit pas continu ou à vitesse constante mais réalisé avec saccades ou à-coups. As will be seen later in the description, the diameter of the idler (or output) pinion can be the same as that of the other two drive pinions or have slightly different dimensions, in particular in the case where wishes that the alternating linear movement is not continuous or at constant speed but carried out with jerks or jerks.

Selon une variante, les parties non dentées du pignon d'attaque et du pignon intercalaire sont constituées par des secteurs circulaires discontinus, séparés par des parties dentées, et dont l'espacement peut varier sur la périphérie de chaque pignon. Par exemple l'un ou l'autre des pignons peut comporter une zone normalement dentée sur un petit secteur circulaire, puis une zone plus grande édentée suivie d'un second secteur totalement denté plus long que le premier..etc. Dans tous les cas les zones dentées de chaque pignon doivent hêtre décalées les unes par rapport aux autres de manière à entraîner alternativement le pignon de sortie (entierement denté) sans temps mort ou jeu entre les engrenages. According to a variant, the non-toothed parts of the drive pinion and of the intermediate pinion consist of discontinuous circular sectors, separated by toothed parts, and the spacing of which can vary on the periphery of each pinion. For example, one or other of the pinions may have a zone normally toothed on a small circular sector, then a larger toothless zone followed by a second sector totally toothed longer than the first..etc. In all cases, the toothed zones of each pinion must be offset from each other so as to drive the output pinion (fully toothed) alternately without dead time or play between the gears.

En pratique, les pignons édentés peuvent être constitués par des roues pleines à dentures dont une partie de la largeur des dents a été supprimée sur une zone périphérique. Selon un mode préferentiel, on utilise pour chaque pignon précite deux roues pleines accolées dont l'une est munie d'une denture complète alors que sur l'autre une partie des dents est supprimée jusqu' un diamètre égal ou légèrement inférieur au diamètre de pied (fond des entre-dents). In practice, the toothless gables can be constituted by solid teeth wheels whose part of the width of the teeth has been eliminated on a peripheral zone. According to a preferred mode, one uses for each aforementioned pinion two solid wheels joined together, one of which is provided with complete toothing while on the other part of the teeth is removed up to a diameter equal to or slightly less than the diameter of the foot (bottom of the teeth).

Par ailleurs, le pignon de sortie doit être muni d'un système de frein, comme par exemple un ressort hélicoidal monté sur son axe (ou tout autre moyen équivalent), afin de supprimer l'inertie propre du pignon à chaque alternance de rotation. Furthermore, the output pinion must be provided with a brake system, such as for example a helical spring mounted on its axis (or any other equivalent means), in order to suppress the inertia inherent in the pinion at each alternation of rotation.

L'invention sera mieux comprise par la description détail lée d'un exemple de réalisation par référence aux dessins annexés qui représentent schématiquement
Figure 1 : une vue de dessus d'un système mécanique de base à 3 pignons selon l'invention ;
Figure 2 : une coupe selon F selon la figure 1 illustrant une vue de face des pignons ;
Figures 3 et 4 : des coupes selon S de la figure 1 montrant les phases de mouvement alternatif des pignons du sytème de base.The invention will be better understood from the detailed description of an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings which schematically represent
Figure 1: a top view of a basic mechanical system with 3 gears according to the invention;
Figure 2: a section along F according to Figure 1 illustrating a front view of the gables;
Figures 3 and 4: sections along S of Figure 1 showing the phases of reciprocating movement of the pinions of the basic system.

Tel que représenté, un dispositif de base selon l'invention comprend un train de trois pignons qui, dans l'exemple, ont le me- me diamètre et sont conçus de façon à pouvoir engrener à tout moment les uns avec les autres. Selon la représentation, le module adopté était de
M = 2,25 tmm) ce qui, pour un nombre de dents total de 22, correspond à un diamètre primitif DP de 49,5 (mm) selon la règle bien connue : DP =
M X N. Toutefois, comme on le verra plus loin, ces valeurs peuvent varier l'exemple en cause n'étant donné qu'à titre purement illustratif.As shown, a basic device according to the invention comprises a train of three pinions which, in the example, have the same diameter and are designed so as to be able to mesh with each other at any time. According to the representation, the module adopted was
M = 2.25 tmm) which, for a total number of teeth of 22, corresponds to a pitch diameter DP of 49.5 (mm) according to the well-known rule: DP =
MX N. However, as will be seen below, these values can vary the example in question being given purely by way of illustration.

Le pignon 'précédemment, dénommé pignon-moteur est illusr tré à droite de la figure 2 par deux roues pleines I et 1' accolées et solidaires dont la seconde (1') ne comporte que neuf dents, les treize autres ayant été supprimées jusqu'à un diamètre sensiblement égal au diamètre de pied, correspondant au fond des entre-dents. Le pignon dit intercalaire, à gauche de la figure 2, est identique au précédent et constitué des roues pleines 2 et 2' dont la seconde 2' comporte neuf dents pleines seulement. Lespignons I' et 2' sont calés sur les pignons 1 et 2 de façon telle que les dents A,A' et B,B' (voir figures 3 et 4) attaquent le pignon fou 3 ou échappent à celui-ci, alternativement. The pinion 'previously, called the motor pinion is illustrated on the right of Figure 2 by two solid wheels I and 1' joined and joined together, the second (1 ') of which has only nine teeth, the thirteen others having been deleted until to a diameter substantially equal to the diameter of the foot, corresponding to the bottom of the between-teeth. The so-called intermediate pinion, on the left of FIG. 2, is identical to the previous one and consists of solid wheels 2 and 2 ', the second of which 2' has only nine solid teeth. The sprockets I 'and 2' are fixed on the sprockets 1 and 2 so that the teeth A, A 'and B, B' (see Figures 3 and 4) attack the idler sprocket 3 or escape from it, alternatively.

Quant au pignon de sortie ou pignon fou 3, il comporte une denture complète composée de vingt-deux dents. I1 est muni d'un frein 4 destiné à éliminer son inertie propre à chaque changement de rotation. Dans l'exemple représenté,ce frein 4 est constitué par un ressort hélicoidal monté sur l'axe. As for the output pinion or idler pinion 3, it has a complete set of teeth made up of twenty-two teeth. I1 is provided with a brake 4 intended to eliminate its own inertia at each change of rotation. In the example shown, this brake 4 is constituted by a helical spring mounted on the axis.

Le fonctionnement du train de pignons de base selon l'invention est illustré sur les figures 3 et 4 et s'effectue comme me suit
On donne un mouvement circulaire continu, par exemple par moteur ou tout autre moyen, au pignon (],1w) dans le sens de la flèche F1. La première dent pleine A du pignon 1' entraîne alors
le pignon 3 dans le sens F2 (figure 3) et, simultanément, le pignon (2,2') est entraîné dans le sens de la flèche F3 par le mouvement du pignon 1'.The operation of the base gear train according to the invention is illustrated in Figures 3 and 4 and is carried out as follows
A continuous circular movement is given, for example by motor or any other means, to the pinion (], 1w) in the direction of the arrow F1. The first solid tooth A of the pinion 1 'then drives
the pinion 3 in the direction F2 (Figure 3) and, simultaneously, the pinion (2,2 ') is driven in the direction of the arrow F3 by the movement of the pinion 1'.

Lorsque la neuvième dent pleine B du pignon 1' échappe, dahs sa rotation,
le pignon de sortie 3 (voir figure 4), la dent B' du pignon 2' prend alors le reliai sur le pignon 3 et l'entraîne dans le sens F4 opposé au sens F2 précédent. Quand la dernière dent pleine A' du pignon 2' échappe au pignon 3, c'est alors le pignon 1' qui entre à nouveau en action par sa dent A en entraSnant le pignon 3 dans le même sens F2. Le cycle se reproduit et ainsi le pignon 3 se trouve animé d'un mouvement alternatif régulier à vitesse constante.When the ninth full tooth B of the pinion 1 'escapes, dahs its rotation,
the output pinion 3 (see FIG. 4), the tooth B 'of the pinion 2' then takes the connection on the pinion 3 and drives it in the direction F4 opposite to the preceding direction F2. When the last full tooth A 'of the pinion 2' escapes the pinion 3, it is then the pinion 1 'which again comes into action by its tooth A by driving the pinion 3 in the same direction F2. The cycle is reproduced and thus the pinion 3 is animated by a regular reciprocating movement at constant speed.

Ce mouvement alternatif circulaire peut etre transformé en mouvement rectiligne alterné par l'intermédialre de dis- positifs bien connues tels que : crémaillère, courroie ou tout multipli- cateur ou réducteur approprié à l'utilisation envisagée. This circular reciprocating movement can be transformed into a rectilinear alternating movement by means of well known devices such as: rack, belt or any multiplier or reducer suitable for the intended use.

Bien entendu, un système tel que décrit ci-dessus représente un module de base auquel peuvent 8tre adaptés d'autres pignons ou modules de façon à constituer des satellites selon le type d'usage prévu. Of course, a system as described above represents a basic module to which other gables or modules can be adapted so as to constitute satellites according to the type of use envisaged.

D'autre part, il est évidemment possible de fai- re varier les diamètres primitifs (DP) en fonction des modules (M) des pignons en suivant une loi d'homothétie pour le rapport des dents pleines sur le pignon 3 et des dents pleines/ /sur le pignons 1' et 2'. En parant de l'exemple précité on peut ainsi realiser des trains de base comportant
18 dents sur 1' et 2' et 44 dents sur 3, d'où un DP de 88 pour le module 2, de 110 pour M = 2,5 ; de 220 pour M = 5...etc.On the other hand, it is obviously possible to vary the pitch diameters (DP) as a function of the modules (M) of the pinions by following a law of uniformity for the ratio of the solid teeth to the pinion 3 and the solid teeth / / on the pinions 1 'and 2'. Using the above example, it is thus possible to make basic trains comprising
18 teeth on 1 'and 2' and 44 teeth on 3, hence a DP of 88 for module 2, of 110 for M = 2.5; of 220 for M = 5 ... etc.

. 27 dents sur 1' et 2' pour 66 dents sur 3, d'où un DP de 132 pour M = 2 ; de 165 pour M = 2,5 ; de 330 pour M = 5...etc. . 27 teeth on 1 'and 2' for 66 teeth on 3, hence a DP of 132 for M = 2; 165 for M = 2.5; 330 for M = 5 ... etc.

... 99 dents sur 1' et 2' pour 242 dents sur 3, d'où un DP de 484 pour M = 2 ; de 726 pour M = 3; de 1452 pour M = 6. etc. ... 99 teeth on 1 'and 2' for 242 teeth on 3, hence a DP of 484 for M = 2; 726 for M = 3; 1452 for M = 6. etc.

Bien entendu, toute forme de denture - autre que la denture droite illustrée - peut-etre utilisée pour les pignons de l'invention pourvu que les mouvements alternés du pignon de sortie 3
s'effectuent sans temps mort. Of course, any form of toothing - other than the straight toothing illustrated - can be used for the pinions of the invention provided that the alternating movements of the output pinion 3
take place without dead time.

En outre, divers perfectionnements et des variantes
peuvent être apportes à la structure de base et au fonctionnement susvi-
sés. Ainsi, le pignon de sortie 3 peut avoir un diamètre sensiblement
différent de celui des pignons (1,1') et (2,2') par exemple en prévoyant
sur ce pignon 3 une dent en plus ou en moins. On obtient ainsi un mouve
ment final déphasé, à saccades, qui peut être mis à profit dans de nom
breuses applications comme par exemple pour des rodoirs de soupapes ou
divers dispositifs de polissage de surface.Par ailleurs, afin de sup
primer tout jeu possible lors de l'attaque des dents (A,B) ou (A',B') sur
la denture du pignon de sortie 3, on peut, comme cela est connu en soi,
réaliser ce pignon sous la forme de deux pignons totalement dentés, ac
colés l'un à l'autre et munis d'un système de rattrapage de jeu comme
par exemple un système de deux fixations à ressorts, du type amortisseur,
l'un des deux pignons accolés étant solidaire de l'arbre monté sur l'axe
de (3) alors que l'autre est monté libre sur l'arbre.In addition, various refinements and variations
can be brought to the basic structure and to the above operation
his. Thus, the output pinion 3 can have a diameter substantially
different from that of the pinions (1.1 ') and (2.2') for example by providing
on this pinion 3 one tooth more or less. We thus obtain a movement
phase shifted, jerky, which can be used in many ways
breuse applications such as for example lapping of valves or
various surface polishing devices. Furthermore, in order to sup
take precedence over any possible play when attacking the teeth (A, B) or (A ', B') on
the teeth of the output pinion 3, it is possible, as is known per se,
make this pinion in the form of two fully toothed pinions, ac
glued to each other and provided with a backlash system as
for example a system of two spring fasteners, of the shock absorber type,
one of the two adjoining pinions being integral with the shaft mounted on the axis
of (3) while the other is mounted free on the shaft.

Les domaines d'application du nouveau dispositif
de transmission selon l'invention sont extrêmement larges et variés. Ou
tre les emplois visés dans le préambule de la présente description, on peut citer également, à titre illustratif : le remplacement des systèmes
hydrauliques ou pneumatiques dans des enceintes très sollicitées, par
exemple, à temperatures élevees ; les dispositifs alternatifs de radars ;
les systèmes d'alimentation de presses, de manteaux-pilons. etc. The fields of application of the new device
transmission according to the invention are extremely wide and varied. Or
the jobs referred to in the preamble to this description, we can also cite, by way of illustration: the replacement of systems
hydraulic or pneumatic in highly stressed enclosures, by
example, at high temperatures; alternative radar devices;
press, mantle-pestle feeding systems. etc.

Claims

1. Mechanical device making it possible to transform a continuous circular movement into a linear reciprocating movement, characterized in that it is constituted by a basic system comprising the combination of three at least partially toothed pinions of the same module, suitable as' s '' mesh with each other, including: a) a drive pinion or motor (1,1 ') driven in continuous circular motion by motor or equivalent means and devoid of teeth on at least part of its periphery, b) an intermediate pinion (2,2 '), of the same diameter as the drive pinion and also without teeth on at least part of its periphery; c) an idler or output pinion (3) fully toothed, driven alternately in a direction of rotation (F2) then in the opposite direction (F4) by each of the toothed zones (A, B and A'B ') of the pinions a ) and B) ; the reciprocating circular movement of this output pinion then being transformed into linear movement by any means known per se.

2. Device according to claim 1, characterized in that the non-toothed parts of the drive pinion and the intermediate pinion constitute a continuous circular sector, the toothed zones (AB and A'B ') of each pinion being offset one relative to each other so that the drive of the idler gear (3) by the drive gear (1,1 ') is immediately followed, without time difference, by the drive in opposite direction of said idler gear (3 ) by the intermediate pinion (2,2 ').

3. Device according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the number of teeth of the pinions a) and b) is equal and odd while the number of teeth of the pinion c) corresponds to an even number.

4. Device according to claim 3, characterized in that said odd number is nine while said even number is twenty two, each of the terms of the ratio 9/22 can also be multiplied by the same whole number between two and eleven for gable modules ranging from two to six; the alternating linear movement given by the idler gear c) then being at constant speed.

5. Device according to any one of claims 3 or 4, characterized in that there is provided on the idler c) a tooth more or less, the linear reciprocating movement of this pinion then being out of phase or jerky.

6. Device according to claim 1, characterized in that the non-toothed parts of the drive pinion and of the intermediate pinion correspond to discontinuous circular sectors, separated by toothed parts, the toothed zones of each pinion being offset relative to each other to the others of ~ facontelle that the drive of the idler gear by the motor gear is immediately followed, without time difference, by the drive of said idler gear by the intermediate gear.

7. Device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the idler gear (or output) is provided with a brake (4) intended to limit its inertia.

8. Device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the drive and intermediate gears each consist either of a pinion from which part of the width of the teeth has been eliminated or by two pinions (1, 1 ', 2.2') and joined together, one of which is partially toothless (1 ', 2') on its periphery.

9. Device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that said base system is coupled to other similar systems for producing a satellite assembly.

10. Device according to claim 1, characterized in that the transformation into linear reciprocating movement of the output pinion is carried out by one of the means of the group: rack, belt, or any toothed sector including speed multiplier or reducer.