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Patent Searching and Data


Title:
MOVEMENT TRANSMISSION DEVICE, IN PARTICULAR FOR A ROBOT ARM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/146927
Kind Code:
A1
Abstract:
The device comprises a shaft 4, a notched mobile member - for example a wheel 1 - and at least three arms 2.1, 2.2, 2.3 that together transmit movement between the shaft 4 and the mobile member. Each arm is hinged to two eccentric bearings 3, 3' that hold same parallel to said arm, regardless of the rotational angle of the shaft 4 with which they rotate synchronously. Each arm engages with the notches of the wheel 1 during at least a portion of the cyclic motion of same, by means of at least one tooth 7 of the arm, in such a way as to ensure mutual displacement. The bearings 3, 3' are arranged such that at least one of the arms engages with the mobile member, regardless of the rotational angle of the shaft 4. Said device can be used for producing low-clearance speed reducers.

Inventors:
LORIOT, Franck, Olivier (95 Avenue du général Leclerc, Paris, 75014, FR)
Application Number:
FR2016/050562
Publication Date:
September 22, 2016
Filing Date:
March 14, 2016
Export Citation:
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Assignee:
MIP ROBOTICS (95 Avenue du général Leclerc, Paris, 75014, FR)
International Classes:
F16H27/04; F16H29/12; F16H25/06; F16H27/08
Foreign References:
EP0155497A11985-09-25
US5351568A1994-10-04
DE312164C
US5351568A1994-10-04
DE312164C
EP0155497A11985-09-25
FR2833673A12003-06-20
EP0155497A11985-09-25
Attorney, Agent or Firm:
REINHARDT, Yves (Tharinder, 6e étage48 Rue Saint-Honoré, Paris, 75001, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

Dispositif de transmission de mouvement, comprenant :

un arbre (4) monté à rotation autour de son axe longitudinal,

- un organe mobile (1 ; 11 ; 12) présentant au moins une succession d'encoches, au moins trois bras (2.1 , 2.2, 2.3) pour transmettre ensemble le mouvement entre l'arbre et l'organe mobile,

dans lequel :

chaque bras est pourvu d'au moins une dent (7) pour coopérer avec les encoches de l'organe mobile,

chaque bras est articulé sur un premier palier (3.1 ; 3.2 ; 3.3) excentrique par rapport à un premier axe (9) autour duquel le palier est monté à rotation, le premier palier et l'arbre (4) étant liés entre eux pour tourner en synchronisme, l'organe mobile (1) et chaque bras sont guidés mécaniquement pour que :

o le bras décrive un mouvement cyclique pour chaque tour du premier palier sur lequel il est articulé, et que

o le bras soit en prise avec l'organe mobile pendant au moins une partie du mouvement cyclique par engagement de l'au moins une dent du bras avec une encoche de l'organe mobile pour que le déplacement de l'un entraîne le déplacement de l'autre,

dans lequel les premiers paliers (3.1 ; 3.2 ; 3.3) sont agencés pour qu'il y ait au moins un bras (2.1, 2.2, 2.3) en prise avec l'organe mobile quel que soit l'angle de rotation de l'arbre et dans lequel chaque bras est en outre articulé sur un deuxième palier (3') excentrique par rapport à un deuxième axe (10) autour duquel le deuxième palier est monté à rotation pour maintenir le bras parallèle à lui-même quel que soit l'angle de rotation de l'arbre (4).

2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le mouvement cyclique de chaque bras (2.1, 2.2, 2.3) comprend successivement :

o une phase durant laquelle le bras est libre de prise avec l'organe mobile, et o une phase durant laquelle le bras est en prise avec l'organe mobile par engagement de l'au moins une dent du bras avec une encoche de l'organe mobile pour que le déplacement de l'un entraîne le déplacement de l'autre.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les premiers paliers (3.1 ;

3.2 ; 3.3) sont agencés sur l'arbre (4) et les deuxièmes paliers (3') sont agencés sur un même deuxième arbre (5).

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les premiers paliers (3), respectivement les deuxièmes paliers (3'), sont décalés angulairement entre eux autour de leur axe de rotation respectif (9 ; 10).

5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le décalage angulaire entre deux premiers paliers successifs quelconques, respectivement deux deuxièmes paliers successifs quelconques, est inférieur à 180°, les premiers paliers, respectivement les deuxièmes paliers, étant de préférence décalés angulairement entre eux de manière régulière autour de leur axe de rotation respectif (9 ; 10).

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les au moins une dent des bras coopèrent avec une même succession d'encoches.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'organe mobile présente plusieurs successions d'encoches (1.1, 1.2, 1.3) disposées côte à côte, les encoches de chacune étant décalées par rapport aux encoches des autres et l'au moins une dent de chaque bras (2.1, 2.2, 2.3) coopérant avec une autre des successions d'encoches.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les bras sont montés sur les premiers paliers et sur les deuxièmes paliers par des roulements à billes, à rouleaux ou à aiguilles ou des bagues ou paliers lisses.

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l'organe mobile est soit une crémaillère (12) guidée en translation, soit une couronne (11) montée à rotation autour de son axe central et à l'intérieur de laquelle les encoches sont disposées circonférentiellement.

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l'organe mobile est une roue (1) montée à rotation autour de son axe central (8) et sur laquelle les encoches sont disposées circonférentiellement.

11. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel les bras présentent chacun une pluralité de dents agencées sur une portion circulaire de manière à former une partie de couronne dentée.

12. Dispositif selon la revendication 10 ou 11, dans lequel les bras présentent chacun une pluralité de dents de manière à ce que le fonctionnement des dents s'apparente à celui d'un réducteur comportant une couronne complète avec une denture intérieure et engrenant avec la roue possédant un nombre de dents plus petit.

13. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel chaque bras comprend une couronne dentée à l'intérieur de laquelle sont réparties des dents sur toute sa circonférence pour coopérer avec les encoches de l'organe mobile, chaque dent étant successivement engagée, puis désengagée dans une encoche de l'organe mobile lors du mouvement cyclique du bras.

14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, lequel forme un réducteur de vitesse dont l'arbre (4) est l'entrée et dont le rapport de réduction est préférentiellement d'au moins 1/50.

15. Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 pour transmettre le mouvement rotatif d'un moteur à une articulation d'un bras de robot ou pour déplacer un élément d'une machine à partir du mouvement rotatif d'un moteur.

Description:
Dispositif de transmission de mouvement notamment pour bras de robot

L'invention porte sur un dispositif de transmission de mouvement notamment pour bras de robot.

Les rapports de réduction entre un moteur électrique et un bras de robot sont de l'ordre de 1/100 - typiquement de 1/50 à 1/200 - avec une vitesse du moteur de 3000 t/mn, soit 50 t/s et le bras 0,5 t/s.

La plupart des robots actuels utilisent des réducteurs de type cycloïde présentant une roue dentée montée dans une couronne dentée et ayant des nombres de dents très voisins, par exemple 80 dents et 79 dents. La couronne possède une denture intérieure et la roue une denture extérieure. Pour obtenir un réducteur à faible jeu, réversible et résistant à l'usure, les dentures doivent être en métal très dur et être usinées avec grande précision. La couronne ayant une denture intérieure est particulièrement difficile à usiner et implique un coût important. Le prix de vente élevé des robots s'explique principalement par le coût des réducteurs, un robot standard étant composé de 6 réducteurs.

Par ailleurs, il est connu de US 5,351,568 un réducteur de vitesse comprenant une couronne à denture intérieure et quatre bras montées à l'intérieur de la couronne sur un même lobe excentrique d'un arbre. Les bras sont répartis régulièrement à l'intérieur de la couronne et présentent au moins une dent à leur extrémité du côté opposé à l'axe excentrique pour coopérer avec la denture de la couronne. Un levier pivotant respectif est articulé à chaque bras pour faire décrire à ses dents un mouvement cyclique elliptique lorsque l'arbre tourne, le levier oscillant angulairement et imposant au bras un mouvement cyclique pendant lequel il change d'orientation. Lors du mouvement cyclique elliptique, les dents du bras engagent la denture de la couronne et la font tourner dans un sens donné, puis se désengagent et reviennent en arrière et ainsi de suite. Les bras engagent la denture de la couronne successivement du fait de leur montage sur le même lobe excentrique et de leur répartition régulière à l'intérieur de la couronne. DE 312164 décrit un dispositif similaire, mais dans lequel chaque bras est guidé en coulissement et pivotement par rapport à un point fixe au lieu d'être guidé par un levier pivotant.

Les dispositifs de ces deux documents ont notamment pour inconvénient que le mouvement cyclique elliptique de l'extrémité des bras complexifie à la fois la définition de la forme des dents des bras et de la couronne au niveau de leur interface et leur usinage. De plus, ils font aussi usage d'une couronne à denture intérieure.

Il est encore connu de EP 155 497 Al un réducteur comprenant deux couronnes pourvues d'encoches réparties régulièrement sur leur circonférence et un rotor pourvu de trois bras radiaux et monté sur un excentrique entraîné par un arbre moteur. Chaque bras comporte des goupilles destinées à coopérer successivement avec les encoches d'une couronne respective, l'une des couronnes définissant un organe d'appui pour la goupille correspondante pour entraîner l'autre couronne en pivotement par la goupille correspondante, chacun des bras changeant d'orientation lors du mouvement cyclique d'engagement et de dégagement des paires de goupilles avec les encoches des couronnes. Du fait de la répartition régulière des bras autour de l'axe du rotor, le mouvement cyclique d'engagement et de dégagement des paires de goupilles de chaque bras avec les encoches des couronnes est décalé par rapport à celles des autres bras. Il prévoit aussi d'avoir plusieurs rotors à trois bras montés chacun sur un autre excentrique solidaire de l'arbre moteur, les excentriques étant décalés angulairement les uns par rapport aux autres autour de l'arbre moteur. Ce dispositif a pour inconvénient d'être particulièrement complexe et onéreux puisqu'il requiert deux couronnes et un ou plusieurs rotors à trois bras. De plus, il existe des frictions importantes entre les goupilles et les encoches des couronnes qui sont préjudiciables. Par ailleurs, il est difficile de fournir un jeu réduit dans la transmission du mouvement.

L'invention a pour but de pallier au moins partiellement les inconvénients de l'art antérieur. Selon un aspect, l'invention a pour but de proposer un dispositif de transmission de mouvement se présentant le plus souvent sous la forme d'un réducteur - de préférence de rapport supérieur à 1/50 et réversible fournissant une bonne précision grâce à un faible jeu dans la transmission du mouvement, ainsi qu'une friction limitée.

Pour cela, l'invention propose un dispositif de transmission de mouvement comprenant :

un arbre monté à rotation autour de son axe longitudinal,

- un organe mobile présentant au moins une succession d'encoches,

- au moins trois bras pour transmettre ensemble le mouvement entre l'arbre et l'organe mobile,

dans lequel :

chaque bras est pourvu d'au moins une dent pour coopérer avec les encoches de l'organe mobile,

- chaque bras est articulé sur un premier palier excentrique par rapport à un premier axe autour duquel le palier est monté à rotation, le premier palier et l'arbre étant liés entre eux pour tourner en synchronisme,

l'organe mobile et chaque bras sont guidés mécaniquement pour que :

o le bras décrive un mouvement cyclique pour chaque tour du premier palier sur lequel il est articulé, et que

o le bras soit en prise avec l'organe mobile pendant au moins une partie du mouvement cyclique par engagement de l'au moins une dent du bras avec une encoche de l'organe mobile pour que le déplacement de l'un entraîne le déplacement de l'autre,

dans lequel les premiers paliers sont agencés pour qu'il y ait au moins un bras en prise avec l'organe mobile quel que soit l'angle de rotation de l'arbre et dans lequel chaque bras est en outre articulé sur un deuxième palier excentrique par rapport à un deuxième axe autour duquel le deuxième palier est monté à rotation pour maintenir le bras parallèle à lui-même quel que soit l'angle de rotation de l'arbre.

L'on comprendra que pour chaque bras, le premier axe et le deuxième axe sont parallèles et à distance l'un de l'autre, le premier palier et le deuxième palier ayant la même excentricité par rapport à leur axe de rotation respectif. De ce fait, lorsque l'arbre tourne, tout point de chaque bras décrit une trajectoire circulaire en raison de l'excentricité de ses paliers. Le rayon de la trajectoire circulaire correspond à la distance d'excentricité de ses paliers à leur l'axe de rotation respectif. Le fait que la trajectoire de l'au moins une dent de chaque bras est circulaire conjointement avec l'orientation constante des bras simplifie avantageusement la forme des dents des bras et de l'organe mobile au niveau de leur interface et donc de leur usinage, et fournit une meilleure précision en raison du jeu réduit dans la transmission du mouvement, ainsi qu'une friction limitée.

De préférence, les premiers paliers et les deuxièmes paliers ont tous la même excentricité par rapport à leur axe de rotation respectif.

Les revendications dépendantes définissent d'autres modes de réalisation préférés de l'invention.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation préférés de l'invention, donnés à titre d'exemples et en référence au dessin annexé.

Les figures 1 à 7 illustrent le principe de fonctionnement de base de l'invention dans le cas d'une roue à encoches. La figure 1 représente un bras dans la position où sa dent 7 est entièrement engagée dans une encoche d'une roue. La figure 2 représente le bras dans la position où la dent 7 est entièrement dégagée des encoches d'une roue. Les figures 3 à 7 représentent les différentes positions que prend le bras dans son mouvement cyclique autour de l'axe de l'arbre 4. Au cours d'un mouvement autour de l'axe de l'arbre 4, la dent 7 du bras s'engage progressivement dans une encoche et s'en dégage.

La figure 8 représente un mode de réalisation de l'invention avec trois bras 2.1 , 2.2, 2.3 (dans la suite, ces bras sont aussi référencés indistinctement par le numéro de référence 2) et une roue à encoches, les positions des encoches sur la périphérie étant décalées sur trois niveaux correspondant aux positions des trois bras. La figure 9 représente un autre mode de réalisation avec une roue à encoches dans lequel les encoches sont alignées et où par contre les dents 7 des bras 2 sont décalées les unes par rapport aux autres.

La figure 10 illustre les trois bras 2 dans le cas d'une utilisation avec une roue avec des encoches alignées comme celle de la figure 9. Les dents 7 des bras 2 sont décalées les unes par rapport aux autres. Dans cette disposition, les axes de l'arbre 4 et celui de l'arbre secondaire 5 sont dans le même plan que l'axe de rotation 8 de la roue 1.

La figure 11 illustre l'arbre 4 avec des paliers excentriques 3.1, 3.2, 3.3 (référencés aussi indistinctement dans la suite par le numéro de référence 3) décalés angulairement les uns par rapport aux autres.

La figure 12 illustre une variante au mode de réalisation de la figure 9, mais dans lequel la dent 7 de chaque bras est agencée sur un autre de ses côtés.

La figure 13 illustre un mode de réalisation de l'invention avec une couronne à encoches intérieures.

La figure 14 illustre un mode de réalisation dans lequel les dents des bras ne vont pas s'engager dans la même encoche de la roue quand l'arbre fera une rotation, mais dans des encoches voisines ou espacées sur la circonférence de la roue, comme représenté par la figure 19. Ce mode de réalisation présente l'avantage d'augmenter la surface de contact entre les faces des dents et les faces des encoches et donc offre la possibilité d'utiliser une roue d'épaisseur plus faible tout en gardant une surface de contact importante.

Les figures 15 à 18 illustrent la forme des pièces dans le mode de réalisation illustré par la figure 14.

La figure 20 illustre un mode de réalisation de l'invention avec une crémaillère. La figure 21 illustre un mode de réalisation dans lequel les bras 2.1, 2.2, 2.3 comportent de nombreuses dents, ici, 44 dents par bras. Le nombre élevé de dents sur chaque bras permet une meilleure progressivité de la transmission de mouvement, puisqu'à tout moment, certaines dents seront partiellement engagées dans les encoches et au moins une totalement engagée.

La figure 22 reprend le mode de réalisation de la figure 21 en cachant la roue de façon à ce que les dents des trois bras soient visibles.

La figure 23 reprend le mode de réalisation de la figure 21 en ne montrant que les arbres 4 et 5 et leurs paliers pour montrer l'excentricité des paliers et leur disposition identique sur les arbres 4 et 5.

La figure 24 montre un mode de réalisation similaire à celui de la figure 21 dans le sens où les bras 2.1, 2.2, 2.3 possèdent de nombreuses dents. Dans ce cas, les bras forment une couronne complète autour de l'organe mobile. Les deux arbres 4 et 5 sont disposés de part et d'autre de l'organe mobile. La figure 25 reprend le mode de réalisation de la figure 24 en cachant l'organe mobile pour montrer la disposition des dents sur les bras.

La figure 26 illustre un autre aspect de l'invention où les dents des bras 2 sont maintenues dans une direction définie. Les bras 2, étant articulés sur un palier de l'arbre 4, présentent une rainure qui peut glisser sur un téton 14 fixe par rapport aux axes de l'organe mobile 1 et de l'arbre 4. Un seul bras est représenté dans la figure 26 pour faciliter la compréhension du dessin, mais, comme dans les dispositifs décrits en relation avec les autres figures, il y a au moins trois bras superposés avec au minimum une dent chacun pour qu'il y ait toujours au moins une dent engagée dans une encoche de la roue du fait du décalage angulaire de leur palier respectif autour de l'arbre 4.

En référence aux figures 1 à 7, on va expliquer le principe à la base de l'invention dans le cas d'une roue à encoches ménagées sur sa circonférence extérieure, mais qui vaut aussi pour le cas d'une couronne à encoches ménagées sur sa surface circonférentielle intérieure ou encore pour le cas d'une crémaillère. Comme cela est visible sur la figure 1 , le réducteur comprend une roue 1 munie d'un arbre de sortie (non représenté sur les figures 1 à 7), d'un arbre 4 et d'un bras 2 de transmission de mouvement entre l'arbre 4 et la roue 1. La roue 1 comporte une série d'encoches dans sa surface extérieure. Le nombre d'encoches est fonction du rapport de réduction recherché, par exemple 80 encoches pour un rapport de 1/80. Le bras 2 est montée sur un palier cylindrique 3 de l'arbre 4 de préférence par l'intermédiaire d'un roulement à bille 6 ou d'une bague lisse. Le palier cylindrique 3 présente une légère excentricité par rapport à l'axe de rotation de l'arbre 4. La pièce 2 comporte une dent 7 qui vient s'engager dans les encoches de la roue 1. La pièce 2 est montée sur un palier cylindrique 3' d'un arbre secondaire 5, de préférence aussi par l'intermédiaire d'un roulement à bille 6 ou d'une bague lisse. L'axe de rotation 10 de l'arbre secondaire 5 est parallèle à l'axe de rotation 9 de l'arbre 4. Ce palier cylindrique 3' de l'axe secondaire 5 présente la même excentricité que le palier cylindrique 3. Si l'arbre 4 et l'axe 5 tournent en synchronisme, la pièce 2 sera toujours orientée dans la même direction. Dans le cas de la figure 1 , la pièce 2 sera toujours orientée dans le sens vertical de même que la dent 7 située à sa base. Quand l'arbre 4 tourne, tout point de la pièce 2 décrit une trajectoire circulaire en raison de l'excentricité du palier cylindrique 3, le rayon de la trajectoire circulaire correspondant à la distance d'excentricité du palier cylindrique 3 à l'axe de rotation de l'arbre 4.

La roue 1 est montée de façon à pouvoir tourner autour d'un axe 8 situé au centre de celle-ci. Lorsque l'arbre 4 va faire un tour, la dent 7 de la pièce 2 va rentrer dans une encoche de la roue 1 et entraîner la roue en rotation sur une distance périphérique qui sera un peu inférieure au diamètre d'excentration de la pièce 3 par rapport à l'arbre 4. Au cours de la rotation de l'arbre 4, la dent de la pièce 2 va se dégager de l'encoche.

Les figures 2 à 7 montrent les différentes positions de la dent 7 par rapport aux encoches de la roue 1. Quand le palier cylindrique 3 du fait de son excentricité est à l'opposé de la roue 1, la dent 7 est complètement dégagée des encoches : cf. Fig. 2. Progressivement, quand l'arbre 4 va tourner, la dent, tout en restant verticale, va se rapprocher de la roue et rentrer dans une encoche : cf. Figs.3 et 4. Quand l'arbre 4 aura effectué une rotation de 180° et que le palier 3 sera orienté vers la roue 1, la dent 7 sera entrée au maximum dans l'encoche : cf. Fig.5. On peut noter qu'à ce moment, une rotation de l'axe 4 va provoquer un mouvement du bras 2 sur une trajectoire circulaire mais qui sera tangente à un cercle fictif centré sur l'axe de rotation de la roue 1 (cette tangente étant horizontale dans le cas des figures 1 à 7). Le mouvement circulaire de la dent 7 et le mouvement circulaire de l'encoche de la roue 1 seront tous deux presque confondus. L'entraînement de la roue 1 par la dent 7 se fera donc avec très peu de frottements et donc avec un rendement mécanique de presque 100%. On peut noter également que du fait de cette transmission avec peu de frottements et de la présence d'un roulement à billes ou autre ou d'un palier lisse au niveau de l'arbre 4, si l'arbre 4 est libre en rotation et si on exerce un couple sur la roue, la force de pression du bord de l'encoche sur la dent 7 va provoquer une rotation de l'arbre 4. Cette caractéristique va rendre possible la réversibilité du mouvement, c'est-à-dire la possibilité de faire tourner l'arbre 4 en faisant tourner la roue 1. La vitesse de rotation est alors multipliée par le nombre d'encoches de la roue 1.

Au cours de la rotation de l'arbre 4, la dent 7 va se dégager de l'encoche : cf. Figs 6 et 7. Dans ce cas, la roue 1 n'est plus entraînée par le bras 2 et elle pourrait donc tourner librement autour de son axe 8. Pour éviter cela et pour que la roue 1 soit toujours positionnée précisément par au moins une dent engagée dans une de ses encoches, il est avantageux d'empiler au moins trois roues 1 à encoches montées sur le même axe et assemblées de manière rigide, et au moins trois bras 2 comportant chacun au moins une dent 7 et entraînées par l'arbre 4, et de les disposer de façon à ce qu'en n'importe quel point de la rotation de l'arbre 4, il y ait au moins une dent 7 engagée dans une encoche d'une roue 1.

La figure 8 montre une telle disposition. La roue comporte trois parties 1.1, 1.2, 1.3 qui sont assemblées ensemble de manière fixe. Elle est montée de façon à pouvoir tourner autour de son axe 8. Les encoches des trois parties 1.1, 1.2, 1.3 sont décalées. Les bras 2.1, 2.2, 2.3 de transmission de mouvement entre l'arbre 4 et la roue 1 - à savoir donc trois bras 2 décrits précédemment - comportent chacune une dent 7 et sont montées chacune sur un palier 3 excentré respectif de l'arbre 4. Ces paliers 3 sont décalés angulairement autour de l'axe de rotation de l'arbre 4 de préférence de façon régulière. Ainsi, ils sont décalés d'environ 120° dans le cas d'un système à trois dents 7 et trois roues 1, de 90° dans le cas d'un système à quatre dents 7 et quatre roues 1, etc... La valeur de l'excentricité à l'axe de rotation de l'arbre 4 est la même pour les différents paliers. L'arbre 4 a donc une forme de vilebrequin avec au moins trois paliers 3.1, 3.2, 3.3 comme cela est illustré sur la figure 11. C'est le cas également de l'arbre secondaire 5 (cela est visible pour un autre mode de réalisation sur la figure 23 où les paliers de l'arbre 5 sont référencés 3 M, 3 '.2, 3 '.3). Lors de la rotation de l'arbre 4, chaque dent va rentrer dans une encoche de la roue qui lui correspond. Quand une dent se dégage de son encoche, une autre dent d'une autre pièce s'engage dans l'encoche de la roue qui lui fait face. Par exemple, avec un système à trois dents dont les trajectoires sont décalées de 120°, on peut garantir qu'il y aura toujours une dent engagée dans une encoche d'une des roues. Et puisque qu'à tout moment il y aura une dent engagée dans une encoche de la roue correspondante, l'ensemble des trois roues sera toujours positionné de manière déterminée. Lorsque l'arbre aura fait un tour, l'ensemble des trois roues aura tourné de la valeur d'une encoche. Dans le cas où les roues comportent chacune 100 encoches, pour un tour de l'arbre 4 la roue aura tourné de la valeur d'une encoche soit l/100ième de tour. Le dispositif se comporte alors comme un réducteur de vitesse de rotation avec un rapport de réduction de 1/100.

Le fait que les bras 2.1, 2.2, 2.3 soient montés sur des paliers de vilebrequin décalés d'un même angle fait en sorte que l'arbre 4 et l'arbre secondaire 5 sont reliés mécaniquement et vont tourner ensemble en synchronisme sans dispositif extérieur assurant l'orientation constante des bras 2. Il est d'ailleurs possible d'utiliser indifféremment l'un ou l'autre des deux arbres comme arbre d'entraînement, et l'autre comme arbre secondaire.

La valeur de l'excentration des paliers de vilebrequin sur l'arbre 4 et sur l'axe secondaire 5 est calculée avec précision pour que les dents se trouvent bien en face d'une encoche au moment où elles entrent en contact avec la roue. Malgré une excentration très faible, par exemple 0,6mm pour un réducteur de rapport 1/100 avec des roues à encoches de diamètre 100 mm, le fait que les pièces mobiles soient montées avec des roulements à billes, à rouleaux ou à aiguilles ou des bagues ou paliers lisses élimine les frottements et permet une réversibilité. C'est-à-dire que si l'on exerce un couple sur les roues 1, on provoquera une rotation de l'arbre 4, si, bien sûr, rien ne s'oppose à son mouvement.

Il est à noter que la présence d'au moins trois bras 2 montées sur les paliers 3 de l'arbre 4 et montées également sur les paliers 3' de l'arbre secondaire 5, du fait que les paliers présentent une excentration identique sur les deux arbres, du fait que ces paliers sont décalés angulairement les uns par rapport aux autres avec des angles inférieurs à 180°, du fait que ces décalages angulaires sont identiques sur l'arbre 4 et l'arbre secondaire 5, permet de réaliser une transmission de mouvement entre l'arbre 4 et l'arbre secondaire 5.

Des dispositions des pièces autres que celle de la figure 8 sont possibles.

La figure 9 illustre un mode de réalisation où la roue 1 possède une série d'encoches alignées de haut en bas. Pour qu'il y ait toujours au moins une dent engagée dans une encoche, les dents 7 des bras 2 sont décalées latéralement en fonction de la position de leurs paliers 3, comme il est montré sur la figure 10.

Sur les figures 12 et 13, pour des raisons de clarté, il n'a été dessiné qu'une roue, une dent et un bras qui porte la dent, mais en fait il y en a au moins trois qui sont superposées.

Sur la figure 12, l'arbre 4 et l'arbre secondaire 5 sont disposés à égale distance de la roue. Les positions des arbres 4 et 5 par rapport à l'axe 8 de la roue 1 n'ont pas d'influence sur le fonctionnement, elles peuvent être quelconques.

Sur la figure 13, les encoches sont à l'intérieur d'une couronne 11 qui est creuse et les arbres moteurs et secondaires sont situés à l'intérieur de ladite couronne.

Dans tous les, cas l'arbre et l'arbre secondaires tournent en synchronisme pour assurer une orientation constante des bras 2 qui portent une ou plusieurs dents 7. Et il y a au moins trois pièces 2 superposées avec au moins trois dents et trois roues pour qu'il y ait toujours une dent engagée dans une encoche.

Le fait qu'il n'y ait qu'une seule opération de taillage et qu'elle ait lieu sur l'extérieur des roues qui est facilement accessible, rend la fabrication de ce type de réducteur plus facile et en conséquence plus économique.

Une autre possibilité de construction consiste à utiliser une roue 1 plus fine et dont l'épaisseur est inférieure à l'épaisseur totale des bras 2 comme dans le mode de réalisation illustré par les figures 14 à 19. Dans ce cas, les dents 7 des trois, ou plus, bras 2 rentrent dans des encoches contigues ou voisines de la roue 1. On peut voir la disposition des dents et de la roue sur la figure 19. La figure 15 montre une vue éclatée, les pièces n'étant pas à leur place, mais correctement orientées les unes par rapport aux autres. Chaque bras 2 comporte une dent référencée respectivement 7.1, 7.2, 7.3. La figure 16 montre les mêmes pièces à leur place dans le réducteur, leurs dents étant imbriquées de façon à ce que les trois dents soient bien en face des encoches de la roue. Le principe de fonctionnement reste le même. Les bras 2 sont toujours en rotation guidés par les paliers des roulements. Les dents des trois bras 2 entrent dans les encoches de la roue de manière à ce qu'une dent, au moins, soit toujours engagée dans une encoche de la roue. La figure 17 montre un des bras 2 latéraux, et la dent dépasse vers le haut dans ce cas. La figure 18 montre les trois bras 2 assemblées, et dans la partie centrale, c'est-à-dire dans la zone qui comprend l'épaisseur de la pièce 2.2 du milieu, les trois dents sont présentes. C'est dans cette zone que les dents vont rentrer dans les encoches de la roue. La figure 19 montre les trois dents en face de trois encoches contigues de la roue. Cette construction avec une roue plus fine sera plus simple à fabriquer, donc moins chère. Elle sera aussi plus légère.

De façon plus générale, le dispositif présent les caractéristiques préférentielles suivantes. L'arbre 4 et l'arbre secondaire 5 possèdent au moins trois paliers 3 avec la même excentricité, et les paliers sont espacés entre eux, autour des axes de rotation de leurs arbres, par des angles inférieurs à 180°, permettant la transmission du mouvement de rotation de l'arbre 4 à l'arbre secondaire 5. L'arbre 4 et l'arbre secondaire 5 sont maintenus dans une position déterminée, dans un même ensemble mécanique, par des roulements à billes, à rouleaux ou à aiguilles, ou des bagues ou paliers lisses, de façon à ce que leurs axes soient parallèles et qu'ils puissent tourner autour de leur axe, l'arbre 4 est relié à une source d'énergie mécanique et l'arbre secondaire 5 n'étant relié qu'à l'arbre 4 par les bras 2. Le réducteur de vitesse comprend au moins trois bras 2 dont la forme des dents, en relief, correspond à la forme des encoches, en creux, de l'organe mobile. Le réducteur de vitesse comprend au moins trois bras 2 dont les dents 7 peuvent s'engager dans des encoches d'un organe mobile 1, dont le décalage angulaire des paliers de l'arbre 4 et de l'arbre secondaire 5 implique que pour tout angle de rotation de l'arbre 4, il y a au moins une dent d'un bras 2 engagée dans une encoche de l'organe mobile 1. Suivant un autre mode de réalisation, la roue 1 est remplacée par une crémaillère comme cela est illustré sur la figure 20. Dans ce cas, un mouvement rotatif de l'arbre 4 est transformé en un mouvement linéaire de la crémaillère. Quand l'arbre 4 fera un tour, la position relative du moteur par rapport à la crémaillère sera déplacée de la valeur de la distance entre deux encoches de la crémaillère.

Suivant un autre mode de réalisation illustré par les figures 21 à 23, les bras - cf. les références 2.1, 2.2, 2.3 - peuvent comporter de nombreuses dents qui correspondent aux encoches de la roue 1. Comme pour les modes de réalisation qui précèdent, les dents des bras s'engagent progressivement dans les encoches de la roue et assurent une continuité dans le positionnement de la roue. La position des dents sur les bras est telle qu'elles sont disposées de manière circulaire, ce qui correspondrait à une partie d'une couronne qui aurait un diamètre -préférentiellement identique pour chaque bras - un peu plus important que le diamètre de l'organe mobile. Par exemple, si l'organe mobile, qui se présente ici comme une roue, possède 60 encoches sur sa périphérie, alors les dents des bras formeraient une portion d'une couronne ayant 61 dents disposées sur un diamètre un peu plus grand que celui de la roue, dans un rapport de 61 divisé par 60. Le dispositif aura dans ce cas un rapport de réduction de 1/60. Quand l'arbre moteur fait un tour, un décalage se produit et une même dent ne va pas se réengager dans la même encoche de la roue, mais dans une autre encoche décalée d'une ou plusieurs encoches par rapport à celle d'origine. Le sens du décalage est lié au sens de rotation des arbres 4 et 5. La figure 21 représente les trois bras 2.1, 2.2, 2.3 montés sur les arbres 4 et 5 et dont les dents multiples sont, dans, certaines positions, engagées dans les encoches de la roue 1. La figure 22 représente les trois bras 2.1, 2.2, 2.3 montés sur les arbres 4 et 5, mais ici la roue n'est pas représentée de façon à faire apparaître la pluralité des dents sur les bras. La figure 23 représente les arbres 4 et 5 sans la roue 1 ni les bras 2 pour montrer l'excentricité des paliers 3.1, 3.2, 3.3 de l'arbre 4 et des paliers 3'.1, 3'.2, 3'.3 et leur disposition identique sur les arbres 4 et 5. Le fonctionnement des dents, dans ce mode de réalisation s'apparente à celui d'un réducteur comportant une couronne complète avec une denture intérieure et engrenant avec une roue possédant un nombre de dents légèrement plus petit. Dans ce cas, la forme des dents la plus adaptée se rapproche de celle des engrenages en développante de cercle, alors que quand les bras ne possèdent qu'une seule dent, leur forme est préférentiellement carrée. Les avantages de ce mode de réalisation avec de nombreuses dents sont :

- une meilleure progressivité de la transmission de l'effort puisque plusieurs dents sont en contact avec leurs encoches correspondantes au même moment ;

une limitation des frottements, puisqu'à tout instant il y a une dent complètement engagée dans son encoche et qu'à ce moment leurs trajectoires sont tangentes ;

- une transmission homocinétique alors que dans le cas d'un réducteur à une dent, il y a une légère différence de rapport de transmission entre le moteur où une dent rentre en contact avec son encoche et le moment où elle est complètement engagée, du fait que la trajectoire de la dent et celle de l'encoche ne sont pas tangentes au moment de leur contact, alors que leurs trajectoire sont tangentes lorsque la dent est complètement engagée dans l'encoche ;

- par rapport à un réducteur cycloïde, celui décrit ci-dessus permet d'utiliser un axe de sortie creux de gros diamètre, ce qui permet de faire passer des câbles et des tuyaux qui seront soumis à de moindres mouvements lors de la rotation de l'arbre de sortie du réducteur que si ils étaient placés éloignés de l'axe de rotation ;

dans ce mode de réalisation, l'opération d'usinage des dents des bras est facilitée parce que l'accès d'outils encombrants comme des meules de rectification est possible sur une portion de couronne alors qu'il ne l'est pas pour une couronne complète.

Il est possible aussi d'augmenter le nombre de dents des bras jusqu'à réaliser une couronne complète. Ce mode de réalisation est illustré par les figures 24 et 25. La disposition la plus avantageuse consiste alors à placer les arbres 4 et 5 éloignés l'un de l'autre de chaque côté de la roue 1. La distance importante entre les arbres garantira une bonne stabilité. Dans ce mode de réalisation, les bras 2.1 , 2.2, 2.3 sont toujours en prise avec la roue 1. Ce mode de réalisation apporte les mêmes avantages que le mode de réalisation de la figure 21 de manière encore plus prononcée : - très bonne progressivité ;

- très bonne résistance à l'usure puisque des dents de chaque bras sont engagées en permanence ;

transmission homocinétique ;

- axe creux de grand diamètre ;

l'arbre moteur et l'arbre secondaire sont éloignés de l'axe de l'arbre de sortie et il est possible de les supporter par des paliers à leurs deux extrémités, ce qui améliore leur rigidité. Ceci n'est pas possible pour des réducteurs de type cycloïde dont la couronne extérieure se présente sous forme d'une cloche.

II est connu des dispositifs avec un ou deux bras montés sur des arbres avec des paliers excentriques. Par exemple, FR 2,833,673 Al divulgue un dispositif où il n'y a qu'une couronne montée sur deux excentriques et dont le mouvement en synchronisme est assuré par trois roues dentées. L'utilisation de roues dentées qui ont par construction un jeu nécessaire à leur fonctionnement fait que le réducteur dans son ensemble présente un jeu relativement important. L'avantage de la présente invention vient de l'utilisation de trois bras ou plus et de paliers décalés de moins de 180° qui assurent l'identité du mouvement entre les deux arbres sans dispositif supplémentaire comme des roues dentées ou des transmissions par roues et courroies, et qui ont une excellente précision en raison du jeu de fonctionnement pouvant être très faible puisque ce jeu ne peut provenir que des roulements ou paliers.

Dans un autre mode de réalisation qui est inverse par rapport à celui des figures 24 et 25, les bras consistent chacun en une roue dentée présentant des dents réparties sur toute leur circonférence extérieure pour engager les encoches d'un organe mobile réalisé sous forme de couronne à l'intérieur de laquelle les encoches sont réparties circonférentiellement. Chacune des roues est donc montée sur un premier palier excentrique de l'arbre 4 et un deuxième palier excentrique de l'arbre 5 de manière à rester parallèle à elle-même quel que soit l'angle de rotation des arbres 4, 5.

De façon générale, l'on remarquera que les modes de réalisation ne recourant à aucune couronne dentée aussi bien pour les bras que pour l'organe mobile - qui peut être alors sous forme de roue dentée ou de crémaillère - permettent une fabrication très facile. Cette facilité de fabrication est encore accrue dans le cas où les bras 2 n'ont chacun qu'une seule dent 7 ou un nombre limité de dents 7.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et au mode de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art.

Selon un autre aspect, l'invention propose aussi un dispositif de transmission de mouvement, comprenant :

un arbre monté à rotation autour de son axe longitudinal, - un organe mobile présentant une succession d'encoches,

une pluralité de bras pour transmettre ensemble le mouvement entre l'arbre et l'organe mobile,

dans lequel :

- chaque bras est pourvu d'au moins une dent pour coopérer avec les encoches de l'organe mobile,

chaque bras est articulé sur un palier excentrique par rapport à un axe autour duquel le palier est monté à rotation, le palier et l'arbre étant liés entre eux pour tourner en synchronisme,

- l'organe mobile et chaque bras sont guidés mécaniquement pour que le bras décrive un mouvement cyclique pour chaque tour du palier excentrique sur lequel il est articulé, le mouvement cyclique comprenant successivement :

o une phase durant laquelle certaines dents du bras sont libres de prise avec l'organe mobile, et

o une phase durant laquelle ces mêmes dents du bras sont en prise avec l'organe mobile par engagement de l'au moins une dent du bras avec une encoche de l'organe mobile pour que le déplacement de l'un entraîne le déplacement de l'autre, dans lequel les paliers excentriques sont décalés angulairement autour de leur axe les uns par rapport aux autres pour qu'il y ait au moins un bras en prise avec l'organe mobile quel que soit l'angle de rotation de l'arbre et dans lequel chaque bras présente un élément servant à guider mécaniquement le bras conjointement avec le palier sur lequel le bras est monté pendant tout le mouvement cyclique.

Le décalage angulaire des paliers excentriques et le recours à un même élément du bras servant à le guider mécaniquement pendant tout le mouvement cyclique conjointement avec le palier sur lequel il est monté a plusieurs avantages. Il permet de simplifier notamment l'organe de transmission de mouvement entre l'arbre et l'organe mobile en ne requérant pas qu'il ait trois bras radiaux comme dans le cas dans EPI 55497. De plus, l'organe mobile peut être autre qu'une couronne à denture intérieure comme c'est le cas dans US 5,351,568, DE 312164 et EP155497.

Selon des modes de réalisation préférés, l'invention suivant cet aspect comprend en outre les caractéristiques suivantes :

chaque bras est guidé mécaniquement par un téton coulissant dans une fente ou une rainure pendant tout le mouvement cyclique ;

- les paliers excentriques sont agencés sur l'arbre ;

le décalage angulaire entre deux paliers successifs quelconques est inférieur à 180 ; les paliers sont décalés angulairement entre eux de manière régulière autour de leur axe de rotation ; les au moins une dent des bras coopèrent avec une même succession d'encoches, l'organe mobile présente plusieurs successions d'encoches disposées côte à côte, les encoches de chacune étant décalées par rapport aux encoches des autres et l'au moins une dent de chaque bras coopérant avec une autre des successions d'encoches ;

les bras sont montés sur les paliers par des roulements à billes ou à aiguilles ou des bagues lisses ;

l'organe mobile est une crémaillère guidée en translation ;

l'organe mobile est une roue montée à rotation autour de son axe central et sur laquelle les encoches sont disposées circonférentiellement ;

l'organe mobile est une couronne montée à rotation autour de son axe central et à l'intérieur de laquelle les encoches sont disposées circonférentiellement ;

le dispositif forme un réducteur de vitesse dont l'arbre est l'entrée et dont le rapport de réduction est préférentiellement d'au moins 1/50.

Le dispositif de l'invention suivant cet aspect peut aussi avantageusement être utilisé pour transmettre le mouvement rotatif d'un moteur à une articulation d'un bras de robot ou pour déplacer un élément d'une machine à partir du mouvement rotatif d'un moteur.