FR2681919A1 - Flexible device for transmission of rotational movement as well as a motorised cultivator using this device - Google Patents

Flexible device for transmission of rotational movement as well as a motorised cultivator using this device Download PDF

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Abstract

The subject of the present invention is a flexible device for transmission of rotational movement, as well as a motorised cultivator using this device. The flexible transmission is made up of the combination of a shaft broken up into segments joined together by double cardan (universal) joints (1), each centred via a ball bearing (2) secured to one or more turns of a spring (3) forming a sheath and holding each bearing via a grooved component (4) helicoidally secured both to the said bearing and to one or more turns of the spring, the transmission being flexible solely in just one plane containing its axis, and rigid in the plane normal to the preceding plane, by virtue of a member made up of external rings articulated together or of flexible strips fixed to the transmission.

Description

DISPOSITIF DE TRANSMISSION FLEXIBLE DE
MOUVEMENT DE ROTATION, ET MOTOCULTEUR UTILISANT CE
DISPOSITIF
La présente invention a pour objet un dispositif de transmission flexible de mouvement de rotation, ainsi qu'un motoculteur utilisant ce dispositif
Le dispositif de transmission peut trouver de très nombreuses applications, en particulier dans tous les cas ou il est nécessaire de transmettre une force importante et où le recepteur doit conserver une certaine liberte positionnelle par rapport à la source d'énergie. FLEXIBLE TRANSMISSION DEVICE FOR
ROTATION MOVEMENT, AND MOTOR TOWER USING THE SAME
DEVICE
The present invention relates to a flexible device for transmitting rotational movement, as well as a tiller using this device.
The transmission device can find many applications, in particular in all cases where it is necessary to transmit a large force and where the receiver must maintain a certain positional freedom with respect to the energy source.

Dans les dispositifs connus de transmissions flexibles, on utilise le plus souvent un câble ou un ressort tournant dans une gaine spiralée. Ce système ne peut convenir que pour de très faibles puissances. En effet, I'âme tournante est en contact avec la gaine sur la quasi totalité de la longueur de la transmission, ce qui cause une importante perte d'énergie par frottement et un echauffemennt élevé. De surcroît, le manque de rigidité du câble ou ressort entraîne, par la torsion de celui-ci, un retard angulaire qui est fonction du couple à transmettre, ce qui provoque des à-coups et des vibrations lorsque ce dernier varie. In the known flexible transmission devices, a cable or a spring rotating in a spiral sheath is most often used. This system can only be suitable for very low powers. In fact, the rotating core is in contact with the sheath over almost the entire length of the transmission, which causes a significant loss of energy by friction and a high temperature rise. In addition, the lack of rigidity of the cable or spring causes, by the torsion of the latter, an angular delay which is a function of the torque to be transmitted, which causes jolts and vibrations when the latter varies.

Le brevet FR 80 22 974, du même inventeur, decrit un dispositif de transmission constitué dtun arbre déformable forme de doubles cardans accouples et maintenus grâce à des roulements à billes dans une gaine flexible fermée. Toutefois ce système, s'il résout le problème des retards angulaires et permet la transmission de couples élevées, présente de graves inconvénients. Tout d'abord, la gaine fermée, tout en assurant une sécurité souhaitable, interdit la ventilation des roulements à billes qui en cas de fonctionnement prolongé risquent de s'echauffer. Patent FR 80 22 974, by the same inventor, describes a transmission device consisting of a deformable shaft formed by double gimbals that are coupled and maintained by means of ball bearings in a closed flexible sheath. However, this system, if it solves the problem of angular delays and allows the transmission of high torques, has serious drawbacks. First of all, the closed sheath, while ensuring desirable safety, prevents the ventilation of the ball bearings which in prolonged operation may heat up.

Ensuite, la rotation dans la gaine de l'ensemble de cette chaîne de segments réunis par des joints, quand on transmet une force assez importante à une vitesse notable, tend à la rotation de l'ensemble du flexible à la manière d'une "corde à sauter. Then, the rotation in the sheath of the whole of this chain of segments joined by joints, when a fairly large force is transmitted at a notable speed, tends to the rotation of the entire hose in the manner of a " jumping rope.

En effet, à chaque rotation, à chaque tour du flexible dans sa gaine, celle-ci reçoit une impulsion normale au plan contenant le flexible, force tendant à le faire tourner. Cette force est la résultante de l'ensemble des forces de frottement (friction) et de résistance des cardans et roulements, forces qui s'opposent à la rotation de arbre de transmission flexible. Indeed, at each rotation, at each revolution of the hose in its sheath, the latter receives an impulse normal to the plane containing the hose, a force tending to make it rotate. This force is the result of all the friction (friction) and resistance forces of the universal joints and bearings, forces which oppose the rotation of the flexible drive shaft.

Le dispositif selon la présente invention supprime tous ces inconvénients. En effet, il permet de réaliser un arbre deformable supprimant totalement le phénomène de la "corde à sauter et autorisant la transmission de fortes puissances, sans echauffement ni perte d'energie, sans vibrations et sans a-coups. The device according to the present invention eliminates all these drawbacks. Indeed, it makes it possible to produce a deformable tree completely eliminating the phenomenon of the "skipping rope and authorizing the transmission of high powers, without heating or loss of energy, without vibrations and without jolts.

La transmission flexible est constituée par la combinaison d'un arbre fractionné en segments réunis par des cardans doubles, centrés chacun par un roulement à billes solidaire d'une ou plusieurs spires d'un ressort formant gaine et maintenant chaque roulement par l'intermédiaire d'une pièce rainurée hélicoidalement solidaire à la fois dudit roulement et d'une ou plusieurs spires du ressort, la transmission n'étant flexible que dans un seul plan contenant son axe et rigide dans le plan normal au plan précédent , grâce à un organe constitué anneaux externes articulés entre eux ou de lames flexibles fixées à la transmission. The flexible transmission consists of the combination of a shaft divided into segments joined by double cardan shafts, each centered by a ball bearing secured to one or more turns of a sheath spring and holding each bearing by means of '' a helically grooved piece integral both with said bearing and with one or more turns of the spring, the transmission being flexible only in a single plane containing its axis and rigid in the plane normal to the previous plane, thanks to a member constituted external rings hinged together or flexible blades attached to the transmission.

Sur les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention
La figure 1 est une coupe longitudinale axiale d'une portion de transmission montrant les doubles cardans, le ressort et les pièces rainurées, mais sans l'organe imposant la flexion dans un plan unique.In the accompanying drawings, given by way of nonlimiting example of one of the embodiments of the subject of the invention
Figure 1 is an axial longitudinal section of a transmission portion showing the double gimbals, the spring and the grooved parts, but without the member imposing bending in a single plane.

La figure 2 montre à une échelle différente une transmision flexible selon l'invention, toujours sans l'organe imposant la flexion dans un plan unique, soumise au phénomène de "corde à sauter".  Figure 2 shows on a different scale a flexible transmission according to the invention, still without the member imposing bending in a single plane, subject to the phenomenon of "skipping rope".

La figure 3 représente une partie de transmission pourvue d'anneaux externes articulés. FIG. 3 represents a transmission part provided with articulated external rings.

La figure 4 représente un motoculteur équipé d'une transmission flexible. Figure 4 shows a tiller equipped with a flexible transmission.

Le dispositif, figures 1 à 3, est constitué par un arbre fractionné en segments réunis chacun par un double cardan 1 centré par un roulement à billes 2 solidaire d'une ou plusieurs spires d'un ressort 3. Ce ressort constitue une gaine et maintient chaque roulement par l'intermédiaire dlune pièce 4 solidaire à ia fois du roulement 2 et d'une ou plusieurs spires du ressort, grâce à un rainurage hélicoïdal externe dans lequel passe une ou deux spires dudit ressort. The device, Figures 1 to 3, consists of a shaft divided into segments each joined by a double gimbal 1 centered by a ball bearing 2 secured to one or more turns of a spring 3. This spring constitutes a sheath and maintains each bearing by means of a part 4 secured to both the bearing 2 and one or more turns of the spring, by virtue of an external helical grooving in which one or two turns of said spring pass.

La ou les spires du ressort 3 ainsi sol-daires du roulement 2 se dIsposent spontanément, lors e la flexion, très sensiblement selon la bissectrice de l'angle dont les côtes sont tangents à la courbure de la gaineressort. Le roulement à billes 2 se trouve sensiblement orienté dans le plan perpendiculaire à l'axe de la transmission contenant cette bissectrice, et les deux cardans ont une position symétrique telle que la rotation des segments et de la transmission est tres sensiblement homocinétique. Or the turns of the spring 3 thus sol-daires of the bearing 2 spontaneously disperse, during bending, very substantially along the bisector of the angle whose ribs are tangent to the curvature of the gaineressort. The ball bearing 2 is substantially oriented in the plane perpendicular to the axis of the transmission containing this bisector, and the two universal joints have a symmetrical position such that the rotation of the segments and of the transmission is very substantially constant velocity.

Le ressort 3 lui-même dans son ensemble, s'il est d'une rigidité suffisante, fléchit selon une courbure régulière. The spring 3 itself as a whole, if it is of sufficient rigidity, bends with a regular curvature.

En lieu et place des deux cardans, on peut disposer d'un ou plusieurs joints homocinétiques solidaires du roulement, lui-même solidaire de la gaine. In place of the two universal joints, one or more constant velocity joints may be available, integral with the bearing, itself integral with the sheath.

Comme indiqué ci-dessus, à chaque rotation de l arbre déformable constitue par les doubles cardans, la gaine de la transmission formée par le ressort 3 et les pièces rainurées 4 reçoit une impulsion normale au plan contenant le flexible et tendant à le faire tourner à la manière d'une corde à sauter. As indicated above, at each rotation of the deformable shaft constituted by the double gimbals, the sheath of the transmission formed by the spring 3 and the grooved parts 4 receives an impulse normal to the plane containing the flexible and tending to rotate it. the way of a jump rope.

Cette impulsion, évidemment fonction de la puissance transmise est assez faible puisque par construction cardans 1 et roulements 2 sont conçus pour n'engendrer qu'un minimum de friction. Mais à chaque rotation cette force s'additionne par résonnance, devient ainsi considérable et fait violemment tourner le flexible. This impulse, obviously a function of the transmitted power, is quite low since by construction cardan joints 1 and bearings 2 are designed to generate only a minimum of friction. But with each rotation this force is added by resonance, thus becomes considerable and violently turns the hose.

Pour pouvoir utiliser la transmission, il faut annuler cette force initiale élémentaire, développée durant un seul tour ae la transmission. To be able to use the transmission, it is necessary to cancel this elementary initial force, developed during a single turn at the transmission.

Pour obtenir ce résultat, il est ajoute à la transmission déjà décrite un organe solidaire de celle-ci
flexible comme elle, mais seulement selon un seul plan contenant l'axe de ladite transmission, et rigide dans le plan normal au plan précédent. To obtain this result, a member integral with the latter is added to the transmission already described.
flexible like it, but only in a single plane containing the axis of said transmission, and rigid in the plane normal to the previous plane.

Cet organe peut être
- soit un conduit contenant la transmission et constitué d'anneaux 5 articulés entre eux, mobiies dans un seul plan, un peu comme une queue d'écrevisse. Ces anneaux, non jointifs pour permettre l'aération des pieces en mouvement, sont pourvus de butées 6 limitant la courbure du flexible,
- soit une ou plusieurs lames flexibles rendues solidaires des pièces rainurées 4, flexibles suivant leur à-plat et s'opposant à toute rotation suivant leur chant. On peut envisager de prévoir une lame par pièce rainurée 4, coulissant dans une fente solidaire de la pièce rainurée voisine et pouvant accompagner la transmission dans sa flexion, le coulissement de ces lames étant limité de manière à empêcher une courbure trops prononcée de la transmission,
- soit tout organe équivalent possédant la même propriété de flexibilité dans un seul plan et associé à une transmission flexible.This organ can be
- Or a conduit containing the transmission and consisting of rings 5 hinged together, mobilized in a single plane, a bit like a crayfish tail. These rings, not joined to allow ventilation of the moving parts, are provided with stops 6 limiting the curvature of the hose,
- Or one or more flexible blades made integral with the grooved pieces 4, flexible according to their flatness and opposing any rotation according to their song. It is possible to envisage providing one blade per grooved part 4, sliding in a slot integral with the adjacent grooved part and which can accompany the transmission in its bending, the sliding of these blades being limited so as to prevent a pronounced too much curvature of the transmission,
- or any equivalent member having the same flexibility property in a single plane and associated with a flexible transmission.

Si nécessaire, la gaine est complétée d'éléments empêchant ae toucher les pièces en mouvement. If necessary, the sheath is completed with elements preventing it from touching moving parts.

Mais dans tous les cas, ladite gaine est ajourée pour permettre la cIrculation de l'air afin d'assurer le refroidissement de l'ensemble.But in all cases, said sheath is perforated to allow the circulation of air in order to ensure the cooling of the assembly.

Parmi de nombreuses applications Imaginables, la transmission selon I 'invention permet la réalisatIon d'un motoculteur réellement transportable, ce qui n'a jamais été réalisé à notre connaissance. En effet, les motoculteurs, même les moins puissants sont louras et encombrants, aussI ben stocker su'a transporter d'un emplacement du jard-n a l:autt=, surtout si le terrain présente un relief Impo--a" pour es déplacements sur une certaine distance, il faut utiliser le plateau d'une camionnette, une remorque ou à tout le moins un break et il faut en général prévoir deux personnes pour les manipulations. Among many imaginable applications, the transmission according to the invention allows the realization of a truly transportable tiller, which has never been achieved to our knowledge. Indeed, the tillers, even the least powerful are heavy and bulky, also store su'a transport from a location of the garden-n al: autt =, especially if the terrain has a relief Impo - a "for es displacements over a certain distance, it is necessary to use the platform of a van, a trailer or at the very least a station wagon and it is generally necessary to provide two people for handling.

Le motoculteur objet de l'invention; grâce à l'utilisation d'une transmission flexible, est fractionnable en deux ou trois éléments suffissamment légers et stockables, facilement déplaçable par une seule personne et transportable dans le coffre d'une voiture. The tiller object of the invention; thanks to the use of a flexible transmission, can be split into two or three sufficiently light and storable elements, easily movable by a single person and transportable in the trunk of a car.

L'ensemble comporte
- d'une part un moteur 7 à essence léger d'une puissance d'environ trois chevaux, prolongé par une transmission flexible 8 conforme à la description cidessus, celle-ci étant, le cas échéant, facilement séparable en un troisième élément. Ce moteur est destiné à être porté à l'épaule durant l'utilisation du motoculteur grâce à un harnais 9 classique,
- d'autre part, le motoculteur 10 proprement dit. Il ne comporte que le guidon 11 maintenu par l'utilisateur et le mécanisme démultiplie de rotation des socs tournants 12 qui sont d'un modèle connu.The set includes
- On the one hand a light petrol engine 7 with a power of about three horses, extended by a flexible transmission 8 in accordance with the description above, the latter being, if necessary, easily separable into a third element. This engine is intended to be worn on the shoulder during the use of the tiller thanks to a conventional harness 9,
- on the other hand, the tiller 10 proper. It only includes the handlebar 11 held by the user and the gear reduction mechanism of the rotary coulters 12 which are of a known model.

La partie motoculteur 10, de préférence fabriquée en alliage legs, est repliable et rendue compacte. Elle se porte alors facilement à la main comme une valise, grâce à une poignée prévue à cet effet. The tiller part 10, preferably made of a legacy alloy, is foldable and made compact. It is then easily carried in the hand like a suitcase, thanks to a handle provided for this purpose.

Le motoculteur peut être remplacé instantanément par d'autres outils destinés par exemple au limage, au débroussalllage ou encore à la tonte au gazon.  The tiller can be replaced instantly by other tools, for example for filing, clearing or even mowing with lawn.

Le positlonnement des divers éléments constitutifs donne à I'oDje de l'inveni on un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires.  The positioning of the various constituent elements gives the invention a maximum of useful effects which, to date, have not been obtained by similar devices.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1" Dispositif de transmission flexible de mouvement de rotation, utilisable dans tous les cas où il est nécessaire de transmettre une puissance importante et où le récepteur doit conserver une certaine liberté positionnelle par rapport à la source d'énergie, caractérisé par la combinaison d'un arbre déformable fractionné en segments réunis par des cardans doubles (1) ou des joints homocinétiques, centrés chacun par un roulement à billes (2) solidaire d'une ou plusieurs spires d'un ressort (3) formant gaine par l'intermédiaire d'une pièce rainuree (4) hélicoïdalement, la transmission n'étant flexible que dans un seul plan contenant son axe et rigide dans le plan normal au plan précédent, grâce à un organe solidaire de ladite transmission. 1 "Flexible device for transmitting rotational movement, usable in all cases where it is necessary to transmit a large power and where the receiver must maintain a certain positional freedom with respect to the energy source, characterized by the combination of a deformable shaft divided into segments joined by double cardan joints (1) or constant velocity joints, each centered by a ball bearing (2) integral with one or more turns of a spring (3) forming a sheath via 'a grooved piece (4) helically, the transmission being flexible only in a single plane containing its axis and rigid in the plane normal to the previous plane, thanks to a member integral with said transmission. 2" Dispositif selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que l'organe imposant la flexion de la transmission dans un plan unique est formé d'un conduit contenant ladite transmission et constitué d'anneaux (5) articulés entre eux, mobiles dans un seul plan, ces anneaux, non jointifs pour permettre l'aération des pièces en mouvement, étant pourvus de butées (6) limitant la courbure de la transmission. 2 "Device according to claim 1, characterized in that the member imposing the bending of the transmission in a single plane is formed of a conduit containing said transmission and consisting of rings (5) hinged together, movable in a single plane, these rings, not contiguous to allow ventilation of the moving parts, being provided with stops (6) limiting the curvature of the transmission. 3 Dispositif selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que l'organe imposant la flexion de la transmission dans un plan unique est constitué d'un ensemble de lames flexibles suivant leur à-plat et s1 opposant à toute rotation suivant leur chant, rendues solidaires des pièces rainurées (4).  3 Device according to claim 1, characterized in that the member imposing the bending of the transmission in a single plane consists of a set of flexible blades according to their flat and s1 opposing any rotation according to their song, made integral with the grooved parts (4). 4" Dispositif selon la revendication 3, se caractérisant par le fait qu'à chaque pièce rainurée (4) est fixée une lame flexible coulissant dans une fente solidaire de la pièce rainuree voisine et pouvant accompagner la transmission dans sa flexion, le coulissement de ces lames etant limité de manière à empêcher une courbure trop prononcée de la transmission. 4 "Device according to claim 3, characterized in that to each grooved piece (4) is fixed a flexible blade sliding in a slot integral with the neighboring grooved piece and can accompany the transmission in its bending, the sliding of these blades being limited so as to prevent too pronounced curvature of the transmission. - un moteur (7) à essence leger d'une puissance d'environ trois chevaux, destiné à être porté à l'épaule durant l'utilisation du motoculteur grâce à un harnais (9).  - a light petrol engine (7) with a power of about three horses, intended to be carried on the shoulder during the use of the tiller thanks to a harness (9). 6" Motoculteur utilisant la transmission flexible selon les revendications 1 à 5, se caractérisant par le fait qu'il est fractionnable en trois éléments suffisamment légers et peu encombrants pour être facilement manipulable par une seule personne et transportable dans le coffre d'une voiture, à savoir 6 "rototiller using the flexible transmission according to claims 1 to 5, characterized by the fact that it can be divided into three elements which are light enough and compact enough to be easily handled by a single person and transportable in the boot of a car, to know 5 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que la gaine est complétée d'éléments empêchant de toucher les pièces en mouvement, mais est ajourée pour permettre la circulation de l'air afin d'assurer le refroidissement de l'ensemble 5 Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the sheath is completed with elements preventing touching the moving parts, but is perforated to allow the circulation of air to ensure the cooling of all - un motoculteur (10) proprement dit constitué d'un guidon (11) maintenu par l'utilisateur et d'un mécanisme démultiplié de rotation des socs tournants (12). - a tiller (10) proper consisting of a handlebar (11) held by the user and a gear reduction mechanism for the rotary coulters (12). - la transmission flexible (8) précitee reliant le moteur (7) et le motoculteur (10). - the aforementioned flexible transmission (8) connecting the engine (7) and the tiller (10). 7" Dispositif selon la revendication 6, se caractérisant par le fait que le motoculteur (10) est fabriqué en alliage leger, est repliable et peut se porter facilement à la main grâce à une poignée prévue à cet effet. 7 "Device according to claim 6, characterized in that the tiller (10) is made of light alloy, is foldable and can be easily carried by hand thanks to a handle provided for this purpose. 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, se caractérisant par le fait que le motoculteur (10) peut être remplacé par d'autres outils destinés au binage, au debroussaillage, à la tonte du gazon, ou à d'autres usages similaires.  8 Device according to any one of claims 6 and 7, characterized in that the tiller (10) can be replaced by other tools for hoeing, brush cutting, mowing the lawn, or other similar uses.
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