D'AILES

Description

Domaine technique de l'invention.

L'invention a pour objet un jouet volant se mouvant dans l'air par battement d'ailes.

Elle concerne le domaine technique général des jouets volant, et plus particulièrement ceux imitant le vol d'un oiseau dont ils peuvent avoir l'apparence.

État de la technique.

Les documents brevets FR 1.604.345 (G. VAN RUYMBEKE) et EP

0.449.922 (G. VAN RUYMBEKE) décrivent un jouet volant de ce genre comprenant : un corps creux de forme allongé et dans la partie avant duquel est logé un mécanisme d'actionnement des ailes mû au moyen d'un bracelet élastique fournissant la force motrice ;

- deux ailes souples fixées, d'une part, au mécanisme d'actionnement et, d'autre part, sur le corps ; un système de remontage permettant de torsader le bracelet élastique moteur. Dans ce type de jouet volant, le mécanisme d'actionnement des ailes comporte généralement deux leviers oscillants - ou pieds d'ailes - reliés ou destinés à être reliés, chacun à une poutre d'aile sur laquelle est fixé le bord antérieur d'une voilure souple constituant les ailes dudit jouet. En principe, les battements d'ailes suffisent à assurer la sustentation du jouet volant.

Le mécanisme d'actionnement des ailes décrit dans le document EP 0.449.922, comporte une manivelle mettant en rotation deux biellettes de transmission. La manivelle est mise en rotation par la détente du bracelet élastique. Les biellettes s'articulent, d'une part, par l'intermédiaire de l'une de leurs extrémités, sur le maneton de la manivelle et d'autre part, par l'intermédiaire de leur extrémité opposée, sur l'extrémité interne des pieds d'ailes oscillant. Dans cette configuration, la mise en rotation de la manivelle entraîne des oscillations alternées des pieds d'ailes et donc des ailes.

Ce mécanisme d'actionnement actuel reposant sur un système bielle- manivelle est relativement simple à réaliser. Toutefois, pour fonctionner correctement, il est nécessaire de décaler l'axe de rotation des pieds d'ailes par rapport à l'axe de rotation des biellettes. De ce fait, l'encombrement du mécanisme doit être augmenté.

Un autre inconvénient réside dans le fait qu'il est difficile d'obtenir une synchronisation parfaite du battement des ailes. En effet, dans la pratique, on peut constater qu'une des deux biellettes est en avance dans son mouvement de montée et de descente par rapport à l'autre. Par exemple, en se rapportant aux figures 2 ou 3 du document EP 0.449.922, si la manivelle tourne dans le sens horaire, la biellette située à droite du dessin z un léger temps d'avance dans son mouvement de montée et de descente par rapport à la biellette située à gauche. Il s'ensuit que le battement de l'aile gauche est légèrement en avance par rapport au battement de l'aile droite, ce qui peut avoir une incidence directe sur le vol du jouet. Face à cet état des choses, le principal objectif de l'invention est de simplifier la conception du mécanisme d'actionnement des ailes du type décrit dans les documents brevets FR 1.604.345 et EP 0.449.922.

Un autre objectif de l'invention est de proposer un mécanisme d'actionnement dont l'encombrement est réduit par rapport aux mécanismes de l'art antérieur.

Encore un autre objectif de l'invention est de proposer un mécanisme d'actionnement permettant une meilleure synchronisation du battement des ailes.

Divulgation de l'invention.

La solution proposée par l'invention est un jouet volant apte à se mouvoir par battement d'ailes et comprenant :

- une structure support,

- un mécanisme d'actionnement des ailes agencé sur la structure support et comportant une manivelle d'entraînement mise en rotation par l'intermédiaire d'un moyen fournissant la force motrice, - deux ailes souples disposées symétriquement par rapport au plan vertical de symétrie du jouet et reliées d'un part, au niveau des pieds d'ailes, au mécanisme d'actionnement et d'autre part à la structure support, lesdits pieds d'ailes étant montés oscillant autour d'axes disposés symétriquement par rapport au plan vertical de symétrie du jouet. Ce jouet volant est remarquable en ce que l'extrémité interne d'un premier pied d'aile se prolonge par une glissière dans laquelle est montée en liaison pivot-glissant le maneton de la manivelle de sorte que la rotation de cette dernière entraîne l'oscillation alternée dudit premier pied d'aile autour de son axe, ledit premier pied d'aile comportant un premier engrenage entraînant un second engrenage disposé sur le second pied d'aile, les deux dits - A -

engrenages coopérant de manière à ce que les deux dits pieds d'ailes oscillent de manière alternée et symétrique autour de leur axe respectif.

Ce nouveau mécanisme d'actionnement permet de s'affranchir des biellettes habituellement utilisées dans l'art antérieur, et donc de réduire son encombrement. En outre, l'agencement des engrenages permet d'améliorer la synchronisation du battement des ailes.

Avantageusement, l'axe du moyen fournissant la force motrice, l'axe de rotation de la manivelle et l'axe de rotation des pieds d'aile sont situés dans un même plan.

Le moyen fournissant la force motrice à la manivelle peut être un élastique fournissant la force motrice, un dispositif de remontage permettant alors de torsader ledit élastique.

Toutefois, le moyen fournissant la force motrice est préférentiellement un moteur électrique associé à un réducteur. Ce dernier est un train épicycloïdal comportant : un planétaire interne mis en rotation par le moteur électrique, - un ou plusieurs satellites à double étage,

- un premier planétaire externe fixe sur lequel s'engrène le première étage du ou des satellites,

- un second planétaire externe mobile sur lequel s'engrène le second étage du ou des satellites, ledit second planétaire mettant en rotation la manivelle.

Les ailes comportent des poutres d'ailes reliées aux pieds d'ailes, lesdites poutres ayant avantageusement un diamètre décroissant depuis lesdits pieds d'ailes jusqu'à leur extrémité. Selon un mode préféré de réalisation, les poutres d'ailes sont formées par des tiges droites de diamètre dégressif raccordées par des tubes moulés. Dans une variante de réalisation, les poutres d'ailes sont formées d'une première partie ayant une section dégressive à rextrémité de laquelle est fixée une tige droite, ladite première partie présentant une courbure type « col de cygne » orientée vers l'avant du jouet.

Avantageusement, les ailes comportent des poutres d'ailes sur lesquelles est relié le bord antérieur de la voilure principale, le film formant ladite voilure ayant un degrés de liberté en rotation autour desdites poutres.

Description des figures.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d'un mode de réalisation préféré qui va suivre, en référence aux dessins annexés, réalisés à titre d'exemples indicatifs et non limitatifs et sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique de haut montrant l'agencement des différents éléments constitutifs d'un jouet conforme à l'invention,

- la figure 2 est une vue de face du réducteur à train épicycloïdal, le second planétaire externe mobile n'étant pas représenté, la figure 3 est une vue en coupe selon A-A du réducteur de la figure 2, montrant l'agencement des différents éléments constitutifs dudit réducteur,

- la figure 4 est le schéma équivalent du train épicycloïdal objet de l'invention,

- les figures 5a et 5b sont des vues de face du mécanisme d'actionnement, respectivement lorsque le maneton de la manivelle est en position haute et lorsque le maneton est en position basse, les engrenages n'étant pas représentés par souci de clarté, les figures 6a et 6b sont des vues de face du mécanisme d'actionnement des figures 5a et 5b, respectivement lorsque le maneton de la manivelle est en position haute et lorsque le maneton de la manivelle est en position basse, les engrenages étant représentés, Ia figure 7 est un agrandissement de la section selon B-B du jouet de la figure 1 , montrant un exemple de fixation de la voilure au niveau des poutres d'ailes, la figure 8 est une vue en coupe représentent un premier mode de réalisation des poutres d'ailes, les figures 9a et 9b représentent respectivement une vue de face et une vue de dessus d'un second mode de réalisation des poutre d'ailes.

Modes de réalisation de l'invention.

Le jouet volant objet de l'invention est typiquement un jouet imitant le vol d'un oiseau dont il a l'apparence. Il peut s'agir toutefois de n'importe quel autre type de jouet volant se mouvant par battement d'ailes, par exemple ayant l'apparence d'un insecte ou d'un personnage imaginaire ailé.

En se rapportant à la figure 1 , le jouet objet de l'invention comporte une structure support 1 sur laquelle sont agencés les différents éléments constitutifs du mécanisme d'entrainement des ailes et le gouvernail de direction. Par un corps creux (non représenté) de forme allongée évoquant le corps d'un oiseau et habituellement exécuté en matière plastique, pourra recouvrir la structure support 1 afin de cacher les différents éléments constitutifs du mécanisme d'entrainement des ailes et le gouvernail.

Conformément à la figure 1 , le mécanisme d'actionnement 2 des ailes

3a, 3b est agencé sur la structure support 1 , dans la partie avant de cette dernière. Ce mécanisme d'actionnement 2 permet de communiquer des oscillations identiques aux ailes 3a, 3b et plus particulièrement aux pieds d'aile 30a, 30b. Ce mécanisme d'actionnement 2 comporte une manivelle d'entraînement 20 mise en rotation par l'intermédiaire d'un moyen 4 fournissant la force motrice. L'axe du moyen 4 fournissant la force motrice, l'axe de rotation 4130 de la manivelle 20 et l'axe de rotation 31a, 31 b des pieds d'ailes 30a, 30b sont avantageusement situés dans un même plan pour réduire l'encombrement de l'ensemble. Toutefois, une autre disposition peut être envisagée par l'homme du métier.

Les deux ailes souples 3a, 3b sont disposées symétriquement par rapport au plan vertical de symétrie P du jouet et reliées d'un part, au niveau des pieds d'ailes 30a, 30b, au mécanisme d'actionnement 2 et d'autre part à la structure support 1. Les pieds d'ailes sont montés oscillant dans les deux sens autour d'axes 31a, 31b disposés symétriquement par rapport au plan P. En pratique, la partie externe des pieds d'aile 30a, 30b est reliée, ou agencée pour pouvoir être reliée, par exemple par emboîtement, aux poutres d'aile 32a, 32b sur lesquelles est relié le bord antérieur de la voilure principale 33a, 33b.

En se rapportant à la figure 7, il est avantageux de prévoire une rotation libre du film formant la voilure principale 33a, 33b autour des poutres d'ailes 32a, 32b. En effet, le film n'est pas collé sur la poutre 32a, 32b, mais replié et collé sur lui-même, formant ainsi un gousset autour de ladite poutre, libre de tourner autour de cette dernière lors du battement. La demanderesse a pu constater que cette configuration spécifique permet d'accroître la poussée des ailes 3a, 3b.

Pour améliorer la souplesse du vol du jouet, les poutres d'ailes 32a, 32b ont un diamètre décroissant depuis les pieds d'ailes 30a, 30b jusqu'à leur extrémité. On obtient de cette manière une progressivité dans la rigidité des poutres 32a, 32b, qui permet de vaincre leur inertie et au final d'avoir un gain d'énergie.

En se rapportant à un premier mode de réalisation représenté sur la figure 8, les poutres d'ailes 32a, 32b peuvent être réalisées en trois parties distinctes : trois tiges droites 321 , 322, 322 de diamètre dégressif raccordées par des tubes moulés 323. L'homme du métier pourra toutefois prévoir un nombre supérieur ou inférieur de tiges.

Dans une variante de réalisation représentée sur les figures 9a et 9b, les poutres d'ailes 32a, 32b sont formées d'une première partie 3210 ayant une section dégressive à l'extrémité de laquelle est fixée une tige droite 3220. Dans ce second mode de réalisation, la première partie 3210 présente une courbure type « col de cygne » orientée vers l'avant du jouet permettant une esthétique plus proche d'un oiseau, sans perdre en efficacité. Cette configuration permet en outre de déplacer la position du centre de la voilure vers l'avant du jouet, ce qui permet de modifier l'assiette de vol sans déplacer le centre de gravité.

Il est donc possible de fournir aux utilisateurs deux types d'ailes 3a, 3b permettant d'offrir deux types de vol :

- une avec des poutres d'ailes 32a, 32b droites (figure 8), permettant un vol avec une assiette cabrée (le centre de gravité du jouet étant situé à l'arrière du centre de la voilure 33a, 33b), le voilure de queue 6 étant relevée : le vol est lent et permet une utilisation intérieur, dans une pièce ;

- une avec des poutres d'ailes 32a, 32b incurvées vers l'avant (figures 9a et 9b), permettant un vol avec une assiette plate (le centre de gravité du jouet étant plus proche du centre de la voilure 33a, 33b), le voilure de queue 6 étant plate : le vol est très rapide et plus spectaculaire et permet une utilisation en plein-air car nécessite plus de place.

Les poutres d'ailes 32a, 32b sont habituellement réalisées en plastique ou en carbone. Toutefois, pour alléger encore plus la structure du jouet tout en conservant une bonne rigidité, les poutres 32a, 32b seront réalisées totalement ou partiellement en polymère à cristaux liquides (ou LCP pour « Liquid Cristal Polymer » en anglais) combiné à des fibres carbones. Dans l'exemple de la figure 8, les différentes tiges 321 , 322, 322 sont préférentiellement réalisées en fibres de carbone. Dans l'exemple des figures 9a et 9b, la tige de base 3210 pourra être moulée en LCP et la tige droite 3220 en fibres de carbone. La partie postérieure de la structure support 1 porte une voilure de queue 6 disposée symétriquement par rapport au plan vertical de symétrie P du jouet. Cette voilure de queue 6 peut être orientable et tenir lieu de gouvernail. Cependant, on préfère que les bords postérieurs de la voilure principale 33a, 33b des ailes 3a, 3b soient fixés sur un gouvernail 5 dont l'inclinaison est commandé par l'intermédiaire d'un moteur radio-commandé 7.

Le moyen fournissant la force motrice 4 à la manivelle 20 peut être un élastique. Dans ce cas, un dispositif de remontage permettant de torsader cet élastique sera prévu. Ce type de système élastique fournissant la force motrice à la manivelle 20 est par exemple décrit sur la figure 5 du document brevet EP

0.449.922.

Toutefois, et en se rapportant aux figures 2 à 4, le moyen fournissant la force motrice 4 est préférentiellement un moteur électrique 40 associé à un réducteur 41. Le moteur électrique 40 est du type connu de l'homme du métier, alimenté par batterie ou par pile et dont le fonctionnement peut être commandé par une commande à distance du type radio-commande. En actionnant cette commande dédiée, l'utilisateur pourra donc provoquer le battement des ailes pour entretenir le vol du jouet ou au contraire arrêter le battement lors de l'atterrissage et/ou pour simuler des phases de planage.

Le réducteur 41 est préférentiellement, mais non nécessairement, un train épicycloïdal comportant : - un planétaire interne 410 mis en rotation par le moteur électrique 40,

- un ou plusieurs satellites 411 à double étage, respectivement 411a et 411 b, un premier planétaire externe fixe 412 sur lequel s'engrène le premier étage

411a du ou des satellites 411 ,

- un second planétaire externe mobile 413 sur lequel s'engrène le second étage 411 b du ou des satellites 411 , ledit second planétaire mettant en rotation la manivelle 20. Les axes de rotation A du planétaire interne 410, du second planétaire externe mobile 413 et de la manivelle 20 sont coaxiaux. En pratique, on utilise trois satellites 411 répartis de manière homogène autour du premier planétaire externe fixe 412. Ces satellites 411 sont supportés par une cage, ou porte- satellite 414 ayant un degré de liberté en rotation d'un côté autour du planétaire interne 410 et de l'autre côté autour de l'axe du second planétaire externe mobile 413. Les satellites 411 sont montés mobiles en rotation autour de leur axe dans le porte-satellite 414.

Le premier planétaire externe fixe 412 se présente sous la forme d'un corps cylindrique creux en plastique fixé sur la structure support 1. L'extrémité amont de ce corps cylindrique sert de logement à une partie ou à la totalité du moteur 40. L'extrémité avale est pourvue d'une couronne dentées 412a sur laquelle s'engrènent les dents du premier étage 411a des satellites 411. En se rapportant à la figure 2, des pattes de fixation 4120 sont prévues sur la périphérie externe du corps cylindrique.

Le second planétaire externe mobile 413 se présente sous la forme d'une coupelle en plastique dont l'extrémité ouverte s'ajuste au niveau de l'extrémité avale du corps cylindrique formant le premier planétaire externe fixe

412. Cet ajustement laisse toutefois au second planétaire externe mobile 413 un degré de liberté en rotation autour de l'axe commun A. L'extrémité ouverte est pourvue d'une couronne dentée 413b sur lesquelles s'engrènent les dents du second étage 411b des satellites 411. Le second planétaire externe mobile

413 se termine par un axe 4130 à l'extrémité distale duquel est fixée la manivelle 20.

Une pièce 10 se fixant par vissage ou clipsage au niveau des pattes de fixation 4120 vient fermer l'ensemble de manière étanche ou pas. L'axe 4130 du second planétaire externe mobile 413 est monté mobile en rotation dans la pièce 10 et traverse cette dernière.

Le fonctionnement de ce train épicycloïdal est le suivant : la mise en rotation du planétaire interne 410 par le moteur 40, force les satellites 411 , via leur premier étage 411 b, à rouler à l'intérieur de la couronne dentée 412a du premier planétaire externe 412. Dans leur mouvement de rotation, les satellites 411 entraînent en rotation, via leur second étage 411 b, la couronne dentée 413b du second planétaire externe mobile 413 et donc l'axe de sortie 4130.

On utilise donc un réducteur planétaire à deux étages où chaque étage a son propre module de denture, ce qui permet d'avoir des nombres de dents différents sur les couronnes dentées 412a, 413 b, et donc de créer une démultiplication jouant sur la différence du nombre de dents et donc d'obtenir des valeurs de réduction immenses si nécessaire. La formule donnant la réduction totale est la suivante :

Réduction totale = Z ₄ iox / (Z ₄ i2a ⁺ Z410) x (Z ₄ i2a x Z ₄ nb/Z ₄ i3b /Z ₄ n _a -1) Avec : • Z ₄ io = nombre de dents du planétaire interne 410,

• Z ₄ Ha = nombre de dents du premier étage 411a du satellite 411 ,

• Z ₄ Hb = nombre de dents du second étage 411b du satellite 411 ,

• Z ₄ i2a = nombre de dents de la première couronne dentée 412a,

• Z ₄ i3b = nombre de dents de la seconde couronne dentée 413b.

Les formules classiques des engrenages sont données dans le tableau 1 suivant :

Tableau 1

Le tableau 2 illustre la démultiplication qu'il est possible d'atteindre avec le train épicycloïdal conforme à l'invention.

Tableau 2

On peut donc obtenir avec ces valeurs de dents (des pignons assez petits et un encombrement minimum), une démultiplication énorme de 385.

Dans le cas du jouet volant objet de l'invention, il est suffisant de prévoir une démultiplication de 36, permettant une fréquence de battement d'environ 15 Hz (900 battements par minutes), pour une rotation moteur de 32400 Rotation Par Minute. Un planétaire interne 410 avec 9 dents est choisit pour un rendement optimal. Egalement, le module du second étage 411 b du satellite 411 est défini supérieur à celui du premier étage 411a car il doit encaisser un couple plus important.

Le tableau 3 illustre un modèle choisi pour le jouet volant objet de l'invention.

Tableau 3

Le résultat est un réducteur d'un poids et d'un encombrement bien inférieur à celui d'un train d'engrenage classique utilisant les même modules d'engrenage, et pour la même réduction.

Le mécanisme d'actionnement des ailes va maintenant être décrit plus en détail en se rapportant aux figures 5a à 6b. La pièce 10 fixée à l'avant de la structure support 1 , comprend deux pattes 10a, 10b s'étendant vers l'extérieur et disposées symétriquement par rapport au plan vertical de symétrie P. Les axes de rotation 31a, 31 b des pieds d'ailes 30a, 30b sont fixés aux extrémités des pattes 10a, 10b. L'extrémité de l'axe 4130 du second planétaire externe 413 comporte un méplat servant à bloquer en rotation la manivelle 20. Comme évoqué précédemment, cette dernière est mise en rotation par le moyen 4 fournissant la force motrice qui est soit un moto-réducteur, soir un élastique à torsader. Conformément à l'invention, l'extrémité interne d'un premier pied d'aile 30b se prolonge par une glissière 300b dans laquelle est montée en liaison pivot-glissant le maneton de la manivelle 20. L'axe G de la glissière 300b est coaxial à l'axe de la poutre d'aile 32b associée au premier pied d'aile 30b. Par liaison pivot-glissant, on entend au sens de la présente invention que le maneton de manivelle 20 combine un mouvement de translation et un mouvement de rotation dans la glissière 300b. Pour limiter les frottements, il est avantageux de fixer sur le maneton de la manivelle 20 un galet 200 apte à rouler dans la glissière 300b. Dans cette configuration, la rotation de la manivelle 20 entraîne l'oscillation alternée du premier pied d'aile 30b autour de son axe 31 b (figures 5a et 5b).

En se rapportant maintenant aux figures 6a et 6b, le premier pied d'aile 30b comporte un premier engrenage 301b entraînant un second engrenage

301a disposé sur le second pied d'aile 30a. En pratique, les engrenages 301a,

301b sont des portions de roue dentée similaires, s'engrenant au niveau du plan vertical de symétrie P. Les deux engrenages 301a, 301b coopèrent de manière à ce que les deux pieds d'ailes 30a, 30b oscillent de manière alternée et symétrique autour de leur axe respectif 31a, 31 b. Le premier pied d'aile 30b transmet ainsi son mouvement d'oscillation au second arbre 30a par l'intermédiaire du système d'engrenage 301a, 301 b, ce qui permet d'avoir une synchronisation optimale du battement des ailes.