Meccano : ventilateur

L'autre jour en surfant sur 9gag je suis tombé sur ce Gif montrant le fonctionnement interne du mécanisme d'oscillation de la tête d'un ventilateur (pour une fois que j’apprends quelque chose en allant sur 9gag !) :

Je ne m'étais jamais vraiment posé la question de savoir comment est gérée le va-et-vient d'un ventilateur, mais après avoir vu cette image j'ai trouvé que le principe du mécanisme est vraiment bien pensé : en effet, si l'on regarde bien on s'aperçoit que le mouvement d'entrée du système provient du même moteur que celui qui fait tourner les pales du ventilateur. Il s'ensuit un petit réducteur à deux étages (vis sans fin/roue 1 et pignon/roue 2). La partie la plus intéressante du mécanisme est la bande qui est fixée de façon excentrée sur la roue 2 et qui permet de transformer le mouvement de rotation uniforme du moteur en mouvement de va-et-vient (le Gif ci-dessus ne montre que le début du mouvement, lorsque la roue 2 finit son tour le ventilateur revient dans l'autre sens).

Mais ce qui m'a surtout attiré dans ce système c'est qu'il est très facile à reproduire en Meccano ! Après quelques tours de clé, voici le résultat :

Alors certe ce ventilateur là n'est certainement pas le plus efficace pour se rafraichir, mais en cette saison ce n'est pas vraiment un problème :)
La partie qui nous intéresse ici est bien évidemment le réducteur, qui se trouve de l'autre côté :


La seule différence notable avec le système original est le positionnement du moteur à la verticale avec un renvoi sur une roue de champ pour obtenir un axe de rotation des pales suffisamment long. Vous remarquerez aussi que pour des soucis d'encombrement la bande excentrée n'est pas fixée directement sur la roue 2 (celle située sous la vis sans fin dans mon cas), mais sur une roue à barillet solidaire du même axe de rotation. La photo ci-dessous montre plus en détail cette partie :

Pour bien comprendre le fonctionnement du système, il est important de noter les points suivants :

• La tête du ventilateur est solidaire de la poulie rouge supérieure;
• La poulie supérieure tourne librement autour de son axe;
• Cet axe ainsi que la poulie inférieure sont fixés au socle et ne peuvent donc pas bouger;
• La bande zinguée est fixée de façon excentrée sur la roue à barillet ET sur la poulie inférieure, mais n'est pas montée serrée.

Au final, ce système se comporte comme un triangle ABC où A est le centre de la poulie supérieure (et par conséquent le centre de rotation de la tête du ventilateur), B est le point de fixation de la bande métallique sur la roue à barillet et C le point d'attache de cette même bande sur la poulie inférieure. Lorsque le système est en fonctionnement la roue à barillet tourne, ce qui cause l'éloignement (ou le rapprochement dans l'autre sens) du point B par rapport au point A. Or si dans notre triangle ABC la longueur du côté AB varie, alors fatalement l'angle BÂC va lui aussi varier et causer la rotation de la poulie supérieure et donc de la tête du ventilateur.

Meccano : double train épicycloïdal

Ce montage relativement simple consiste en un réducteur épicycloïdal à 2 étages. Chaque étage est constitué de 3 pignons de 19 dents et d'une jante moderne (pièce 187C). Cette jante présente l’intérêt d'avoir une couronne de 57 dents sur l'une de ses faces (une particularité qui n'est d'ailleurs utilisée dans aucun modèle "officiel" à ma connaissance !), qui possède le diamètre exact pour contenir les 3 pignons.

L'arbre d'entrée (actionné par la poulie rouge à gauche sur la photo) est relié au pignon central du premier étage (celui de gauche donc). Ce pignon engrène sur les 2 satellites, eux mêmes fixés sur une roue à barillet. Cette roue est solidaire de l'axe de sortie de cet étage, qui est également l'axe d'entrée du second étage puisqu'il est relié au pignon central de ce dernier. Les pignons satellites engrènent bien entendu sur la couronne. Pour finir, l'axe de sortie du second étage (solidaire du deuxième porte-satellite) est fixé sur la poulie de droite, sur laquelle est vissé un pion orange afin de vérifier sa vitesse de rotation.

En bloquant les 2 pneus d'une main et en faisant tourner la poulie de droite avec l'autre, j'ai compté qu'il fallait faire tourner 16 fois la poulie d'entrée pour que la poulie de sortie fasse un tour complet. Ce résultat se vérifie facilement à partir de la formule de calcul de la réduction d'un train épi, dans la configuration où la couronne est fixe, l'entrée est le planétaire intérieur et la sortie est le porte-satellite:

r = Zpignon/(Zpignon+Zcouronne) = 19/(19+57) = 1/4

Comme ce réducteur est composé de 2 étages montés en série, le rapport final est 1/4*1/4 = 1/16.