Vis sans fin et roue d'entrainement en bois. Théorie ?

[Pierre Desvaux]

Bonjour,

Je voudrais réaliser un mécanisme analogue à cette merveilleuse machine en bois:


C'est simple, mais il y a un point qui m'interroge: la réalisation de la vis sans fin et de sa roue d'entrainement (minute 3:25 de la vidéo).

J'ai compris comment la réaliser, et je peux la finaliser en tâtonnant, mais j'aimerais comprendre la théorie concernant la forme de la gorge de la vis, et l'inclinaison des "palettes" de la roue d'entrainement (dans ce mécanisme, c'est la roue qui entraîne la vis).

Quelqu'un pourrait-il me donner quelques éléments ? Par exemple, l'angle d'inclinaison des palettes, et leur forme.

Merci d'avance.

 

[Pierre Desvaux]

Merci bien, Stan, j'avais un peu cherché, mais pas assez... J'ai là au moins un élément: l'angle beta du pas de vis (je n'ai sans doute pas le bon vocabulaire) est le même que l'angle des dents de la roue, ce qui est assez logique et il faut qu'il soit supérieur à 10°pour que la roue puisse entraîner la vis.

 

[Fred69]

... et l'inclinaison des "palettes" de la roue d'entrainement ...

D'après la vidéo les "palettes" semblent inclinées à 45°. En fait je pense que l'angle n'a pas une très grande importance (à quelques degrés près) vu que cette vis ne sert qu'à réguler et stabiliser le système (je ne sais pas comment on appelle ça en horlogerie). Partant de ce postulat, il ne doit pas être très compliqué d'en déduire la forme et l'usinage de la vis sans fin en fonction du matériel et de l'outillage dont on dispose, ça fait partie de l'aventure.
Fred

 

[bump01]

Bonsoir
concernant la forme de la gorge de la vis le profil qui engrène le mieux c'est le profil en crémaillère + une roue a denture en développante de cercle.
Dans les réducteurs il y a ce type d'engrenage roue dentée ( développante ) vis sans fin ( crémaillère ).
Avec les autres profils ( carrés ,triangulaire ) la continuité de l'engrènement se fait moins bien au début et à la fin du mouvement.
Le mécanisme présenté est presque un chef d'oeuvre , surtout le perçage de la couronne qui tient les dents qui engrènent avec la vis .
Là c'est pour se faire plaisir car ll existe des solutions plus simples ( moteur + réducteur + variateur )
Une escarbille et tout ce bois bien sec part en fumée ...........
A bientôt

 

[JeanYves]

Bjr ,

Une vis à nécessairement un angle de filet .
Sur cette machine l'inclinaison du bout de contreplaqué est approchant .

Il y a eu de nombreux fil de discussion sur la realisation du systeme roue/vis tangente .

 

[bump01]

Bonjour
Dans la video il y a un bruit de crécelle qui en dit long sur la qualité de l'engrènement vis / roue dentée .
Le mécanisme a une double vocation appel à la prière + Tourne broche .
Pourquoi faire les autres roues dentées avec un profil en épicycloïde ? une influence de l'horlogerie Helvète sans doute .
A bientôt

 

[philippe2]

.....
Pour réguler la vitesse de rotation d'un axe le premier dispositif qui vient à l'esprit c'est un volant d'inertie. Dans un volant deux paramètres participent à la régulation : la vitesse absolue de rotation et la masse de la jante du volant.
......
Stan

Bonjour,

Citation partielle pour ne pas alourdir la lecture. Pour la "masse de la jante" du volant, je suppose que tu voulais dire moment d'inertie ?

Bien cordialement,

 

[Pierre Desvaux]

Merci à vous pour vos réponses.

Je sais bien que des matériaux comme le delrin seraient sans doute plus appropriés, et qu'un moteur serait sans doute encore mieux, mais ce qui m'intéresse ici, c'est de faire (comme d'habitude), un truc "improbable", tout simple, du genre "Leonard de Vinci", et qui marche... Improbable, comme les horloges en bois et machines cinétiques que j'ai faites, où bien le vélo en bois que je prépare, mon métier à tisser avec ordinateur en bois (une ratière) ou mes télescopes en bois...

Donc, cela restera du bois, même si ce n'est pas l'optimum et si cela fait un bruit de crécelle (en fait, dans la vidéo, le bruit de crécelle, c'est quand il remonte le poids: c'est tout simplement le bruit du cliquet).

Pour ce qui est du "volant d'inertie", cela peut être un volant, mais deux masselottes placées à la bonne distance ont le même effet.

Ce qui m'avait interrogé, c'est qu'il est indiqué au début de la vidéo que les plans avaient été faits par un ingénieur. Je suppose donc qu'il avait voulu se faire plaisir, et qu'il avait dessiné les profils ad hoc. S'il avait fait les engrenages avec les bonnes épicycloides, il a sans doute dessiné le bon profil pour la vis sans fin. D'où ma question.

 

[JeanYves]

Re ,

Ben je trouve qu'il faut faire le bon choix du bois ! , on est dans ce cas dans une mecanique assez grossière
on fait bien des pièces assez minutieuses en bois

 

[Fred69]

Je ne sais pas trop ce que représente le lien que tu à mis (horloge sans doute ?),

j'ai un tourne broche entièrement mécanique et métallique dans le même style (ce que je trouve plus judicieux) qui date du 18ème ou 19ème,
il faut que je mette quelques photos.

 

[JeanYves]

Bjr ,

J'aurais une preference pour un régulateur à masselottes , semblable à ceux que l'on peut trouver dans differents ensembles mecaniques .

Le regulateur de sonnerie d'une horloge comtoise :

 

[bump01]

Bonjour
La vidéo est surtout faite pour célébrer ses concepteur et réalisateur .
Il y a peu de renseignement sur la réalisation des pièces néanmoins on peu supposer plusieurs choses en ce qui concerne la réalisation .
toutes les pièces non mobiles peuvent être fait par un ébéniste .
Les roues dentées ainsi que la vis sont d'une qualité remarquable la précision doit être au rendez vous , faire ces pièces avec des machines conventionnelles est faisable mais prendrait un temps infini peu compatible avec les activités du réalisateur .
Donc je pense qu'elles sont faites en CN avec un machine peu importante vu le matériau travaillé
La CN existe aussi pour le travail du bois .
La vis a un profil en arrondi , ainsi que l'extrémité de ce qu'on appelle palette je suppose car on distingue mal .

A bientôt

 

[JeanYves]

Les roues dentées ainsi que la vis sont d'une qualité remarquable la précision doit être au rendez vous

Quand on sait travailler du metal c'est relativement facile à faire !
, faut du temps , pour tracer , scier , percer , poncer etc ...

 

[bump01]

Quand on sait travailler du metal c'est relativement facile à faire !

ça c'est plus vite dis que fait .
Sur un tour conventionnel on peut tailler un pas rapide dans du métal sans problème , dans du bois c'est pas la même chose , la vitesse de coupe importante oblige a adopter une autre méthode : l'outil doit être tournant ( fraise de forme qu'il faut concevoir et réaliser ) et la pièce tourner lentement , ce qui nécessite d'avoir un équipement adéquat .
En CN c'est plus simple .
A bientôt

 

[Pierre Desvaux]

La méthode de réalisation de la vis sans fin est explicité à la fin de la video. Ce n'est pas fait avec une cnc. C'est d'une simplicité extraordinaire, le bricolage comme un art, exactement le genre de truc que j'adore...

Pour les grandes roues dentées, cela peut être fait sans problème avec des méthodes conventionnelles, sans aucune cnc, cela n'a rien de compliqué surtout pour de très grandes roues, et c'est sans doute ce qui a été fait, vu le monsieur... J'en ai fait de cette manière, et cela marche fort bien.

Il y a encore peu de temps (20 ans? 30 ans?), les gens savaient faire des choses extraordinaires, sans cnc !!

 

[kiki86]

bonsoir
fabrication a l'identique : cela veut dire pareil, conforme
c'est un vieux mécanisme a l'origine, donc les CN n'existaient pas

 

[JeanYves]

Je n'ai pas de pb pour faire des balustres d'escalier , de berceaux etc .... je travaille le bois comme les metaux .

Il est primordial de faire le bon choix du bois , buis , fruitiès par exemple , dur et bien sec .

A l'aide d'un outil à gorge extremement bien affuté , faire le filet en plusieurs passes sur la profondeur et sur la largeur à l'aide du petit chariot.

 

[Fred69]

Pour les grandes roues dentées, cela peut être fait sans problème avec des méthodes conventionnelles, sans aucune cnc, cela n'a rien de compliqué surtout pour de très grandes roues, et c'est sans doute ce qui a été fait, vu le monsieur... J'en ai fait de cette manière, et cela marche fort bien.

C'est quoi "la manière" ?
Faire chaque dent à la lime et au papier de verre ? Et tu crois que je vais me satisfaire de cette méthode ?
Je ferais plutôt ça au plateau diviseur et à la fraiseuse.

 

[Pierre Desvaux]

Stan, désolé, je ne vais pas faire un tourne broche avec ce mécanisme

Fred, pourquoi ce "Et tu crois que je vais me satisfaire de cette méthode ?"... Vu de l'extérieur, quand on lit, on a l'impression que c'est plutôt agressif comme ton, ne trouves tu point ?

Les engrenages en bois, cela peut se faire à la scie à chantourner. Ou bien, on met une toute petite scie circulaire sur un tour, et on découpe en mettant la roue sur un plateau à plat à coté. Il y a 50 000 videos sur le net sur les méthodes pour découper des engrenages en bois.
Mais si tu as une méthode à la fraiseuse qui permet de reproduire la courbe de l'epicycloide, cela m'intéresse.

 

[Fred69]

Meuh non, pas agressif, juste un peu raide. Pour engrener sur un pignon à lanterne il n'y a pas besoin d'un profil de dent très sophistiqué. En posant la roue à plat sur le plateau tournant (diviseur), le tout sur la table de la fraiseuse avec une fraise pour le bois, ça devrait pouvoir faire l'affaire.
Il faudra sûrement gérer deux passages parce que les flans des dents ne peuvent pas être parallèles, donc décaler l'axe de la roue par rapport au trajet de la fraise. L'angle des flans et le positionnement de la roue peuvent se déterminer assez facilement par le dessin.
Je ne me vois pas du tout faire un travail comme ça à la scie à chantourner comme ça a été proposé plusieurs fois. Un système d’engrenage ça mérite mieux que ça si on veut que le mouvement soit fluide.
Je remarque que la plupart fonctionne sur ce principe (pignons d'angle), il y a peut-être raison à ce choix:

Fred

 

[Pierre Desvaux]

Ah, la raideur... c'est un art de vivre...

T'en fais pas, Fred, la scie à chantourner puis ponceuse, cela marche très bien et cela va 10 fois plus vite qu'à la fraiseuse

Ce sont des mécanismes en bois, ne nécessitant pas la précision d'un mécanisme métal.

Voici un truc que j'ai réalisé il n'y a pas longtemps, à la scie à chantourner, puis ponçage:

Mais ton idée de fraiseuse et de plateau diviseur me donne quand même une idée. Merci!

 

[Fred69]

Mais une fraiseuse traditionnelle (pour les métaux) pour usiner du bois je dirais beurkkkkkkkkkk.

Ça marche très bien, je ne vois pas ou est le problème, y compris le tour à métaux.

 

[Pierre Desvaux]

Merci Stan pour le logiciel.

Pour découper les dents à la scie à chantourner, on découpe par l'extérieur, donc pas besoin d'un très grand col de cygne (pour la partie incurvée à l'intérieur, entre les deux dents, on fait un trou au préalable à la perceuse). Il m'est arrivé de faite les découpes simplement à la scie à ruban (une fine). Pour le traçage, on imprime sur papier le dessin, on colle sur le bois, et on suit le dessin. La précision n'est pas fantastique, bien sur, mais cela suffit.

 

[JeanYves]

Bjr ,

Le profil est apparemment epicycloidal , et dans ce cas , compte tenu du nombre de dents , j'aurais fait une fraise de forme ,
soit une 2 tailles , soit une fraise disque pour le realiser sur le tour ou la fraiseuse avec un diviseur .

Le choix de la matiere est primordial , un contreplaqué marine moabi par ex ou meme en planche de stratifies comme la canevasite ,
il y a d'autres , moins connues , qui pourraient convenir .

Même quand les vitesses de coupe sont theoriquement insuffisantes , cela va bien pour quelques pièces unitaires .


De la canevasite :

Contreplaque marine moabi :

 

[Pierre Desvaux]

J'utilise du simple contreplaqué de bouleau, 9 plis, et c'est tout à fait suffisant pour une horloge en bois.

Voir ce que fait Clayton Boyer:

http://www.lisaboyer.com/Claytonsite/Claytonsite1.htm


Pour le montage sur une fraiseuse, si on fait des dents en morceaux de cercles approximant l'epicycloïde, il ne suffit pas de fixer la roue sur un plateau diviseur, même déporté.
A mon sens, il faut fixer la roue à usiner pivotant en son centre sur un plateau, qui lui même pivote sur un autre plateau fixe, selon un centre de rotation très proche des dents (qui se calcule ou se trouve par le dessin). Je viens d'essayer (avec de simples plateaux en bois le tout sur une grosse perceuse utilisée comme une fraiseuse, à grande vitesse... eh oui, je ne suis qu'un bricoleur... ) et cela marche bien.

 

[JeanYves]

Pourtant , il me semble que c'est possible !

 

[Pierre Desvaux]

Oui, bien sur, Jean Yves, mais quoi donc ?

 

[JeanYves]

Ben , on voit bien la forme de la denture !
et c'est assez facilement réalisable comme je le disais plus haut .

Sinon je trouve que ce n'est pas le bon choix d'utiliser du contreplaque bon marché , le bouleau est un bois tendre , à croissance rapide , il n'a jamais éte un bois de qualité .

 

[Pierre Desvaux]

La forme de la denture, c'est une épicycloide, c'est dit dans la video au début. Et nous sommes d'accord, c'est plutôt facile à réaliser, en effet, selon diverses méthodes...

Le contreplaqué de bouleau, 9 plis pour du 9 mm, n'est pas un contreplaqué bon marché. C'est un contreplaqué de bonne qualité. La différence avec le contreplaqué marine, c'est simplement la colle qui n'est pas la même. Par contre, il y a un contreplaqué de très haute qualité, lui, c'est le contreplaqué aviation, avec un nombre de plis bien plus important, mais qui est bien plus cher et beaucoup plus dur, donc, plus difficile à travailler.

Ce qui est bien également, c'est le contreplaqué de hêtre, qui est très dur.

Bon... pour revenir à ma question initiale, personne n'a une idée de la forme que devraient avoir les palettes de la roue d'entrainement de la vis sans fin ?
Je préférerais ne pas avoir à réinventer... la roue...

 

[JeanYves]

Bjr ,

Il faut aussi un bois plus dur , compact pour avoir une bonne finition en usinage ,
si tu as une matière trop tendre et il y aura des bavures , des eclats ,....ça ne va pas etre bien net.

A propos de l'angle , fais une recherche sur le forum ! , concernant l'usinage roue et vis tangente , il y a eu de nombreuses discussions la dessus .