CA1054397A - Chaine cinematique modulaire pour la transmission d'un couple avec glissement - Google Patents

Abstract

DE DIVULGATION Chaîne cinématique modulaire pour la transmission d'un couple,avec glissement et réduction de vitesse, à un organe entraîné en rotation. Elle est constituée d'au moins un groupe moto-coupleur comprenant un moteur standard et un coupleur à hystéresis à aimants permanents, d'au moins une cellule réductrice coaxiale à l'arbre de sortie du moto-coupleur, d'un réducteur de base comportant un carter muni d'au moins deux lumières pour le montage sélectif soit d'un groupe moto-coupleur éventuellement associe à une cellule réductrice, soit d'un cache. Elle s'applique en particulier, aux enrouleurs de câbles pour engins de levage et de manutention.

Description

La pr~sente invention, est relative ~ une chaîne ciné-matique modulaire pour la transmission d'un couple, avec glisse-ment et réduction de vitesse, à un organe entraîné en rotation et permettant l'utilisation s~lective d'~lements normalisés.
On connait de nombreux dispositifs constituant une chaîne cinématique et permettant la tran5mission avec glissement du couple produit par un moteur quelconque, par l'intermediaire de systèmes réducteurs à un ou plusieurs étages, a une piece menée en rotation, comme, par exemple, une bobine d'enrouleur. On utilise, par exemple, des dispositifs comportant des renvois a chaînes dont le couple est fourni par un moteur-couple, un moteur à ressort, un moto-coupleur hydraulique ou magnétique, etc... ou des dispositifs comportant des réducteurs a chaînes ou a engre-nages, généralement a une seule entrée.
Ces dispositifs classiques présentent divers incon-vénients. Pour chaque application particulière, on est amené, le plus souvent, à concevoir des moteurs spéciaux, aussi bien par leur taille que par leur classe, en fonction des différents paramètres de service liés à l'organe en rotation à commander, comme sa vitesse ou son inertie, et il est rarement possible d'utiliser des éléments normalisés et standardisés qui pourraient convenir dans tous les cas. De plus, l'adaptation d'un appareil existant, prévu pour un certain service, a un service différent conduit généralement à des déboires. Comme il n'est pas toujours possible, pour des raisons économiques, de créer de toutes pi~ces de nouveaux éléments, le constructeur en est souvent réduit a proposer des appareils existants qui sont surdimensionnés quant aux performances mais dont le coût, et parfois l'encombrement, sont disproportionnés avec le probleme a résoudre.
On s'est efforcé de remédier a ces inconvénients par le recours partiel a des éléments polyvalents permettant l'emploi de pieces standardisées. C'est le cas, en particulier, au niveau :

des réducteurs, du dispositif dccrit dans le brevet français n 1 518 964 délivré le 19 février 1968. I1 s'agit d'un r~duc-teur transformable comportant un carter muni d'un orifice desti-né au passage d'un arbre de sortie et ae plusieurs lumieres permettant le montage sélectif d'élcments normalisés tels qu'une bride de moteur, un flasque excentrc portant un arbre de renvoi, ou un cache, l'arbre de sortie pouvant être entraîné, par l'inter-médiaire d'un ou plusieurs étages de réduction a pignons dentés, par un ou plusieurs moteurs.
Ce dispositif apporte un progres tres important puisqu'il permet le montage sélectif et modulaire sur le réduc-teur d'éléments normalisés, mais ce progres n'est que partiel et il subsiste certains inconvenients.
La modulation de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie se fait uniquement sur le reducteur lui-meme par l'adjonc-tion d'un flasque excentré portant un arbre de renvoi et permettant ainsi d'ajouter un ctage de réduction. Mais, de ce fait, on neutralise obligatoirement l'une des entrées, c'est-à-dire l'une des lumières, car ce flasque vient se monter en lieu et place d'une partie motrice ce qui diminue le nombre de moteurs qu'on peut monter pour un carter d'un encombrement donné. ~insi, pour monter deux moteurs en parallèle, il faut un reducteur à au moins trois entrées.
De plus, si ce réducteur permet bien un montage modu-laire, c'est-à-dire la juxtaposition de plusieurs moteurs iden-tiques, on n'en est pas moins obligé d'utiliser des moteurs spé~
ciaux adaptés ~ans leur technologie au service demande.
~ nfin, la concentration des ctages de réduction a l'int~rieur du carter rend indispensable l'entretien et la main-tenance périodique de tels appareils.
Le but de la presente invention est de permettre laréalisation d'une chalne cinématique modulaire complète avec . . .
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lOSa~397 glissement, comportant un réducteur de base de conception voisine de celui décrit par ledit brevet francais No 1,518,964 et permettant, à partir d'un petit nombre d'elements standardises de construire une gamme continue d'appareils de performances etagees quelle ~ue soit l'application envisagee, avec une très grande variete de montages, et utilisant en particulier pour la production d'energie des moteurs standard de type courant dans tous les cas, ce qui permet de standardiser ~- au maximum la partie motrice de la chaîne. : .
Un autre but de l'invention est de permettre, en groupant sur chaque entree du reducteur de base à la fois un ~ .
élement moteur et un elément réducteur, une utilisation opti-male de toutes les entrées du réducteur de base pour un encom-brement donné et de multiplier les possibilités d'adaptation et de réglage tout en évitant d'avoir, à l'intérieur du carter du réducteur de base, un systeme mécanique complexe exigeant une maintenance périodique.
Selon l'invention, une chaine cinématique modulaire pour la transmission d'un couple, avec glissement et réduction de vitesse, à un organe entrainé en rotation est constituée:
- d'au moins un groupe moto-coupleur constitué d'un moteur standard, d'un coupleur à hystérésis à aimants perma-nents et d'un arbre de sortie;
- d'au moins une cellule réductrice complémentaire coaxiale à l'arbre de sortie du groupe moto-coupleur corres-pondant qui l'entraine et ayant un arbre de sortie mené par l'arbre de sortie du groupe moto-coupleur;
- et d'un réducteur de base transformable comportant un carter muni d'un orifice pour le passage d'un arbre de sortie et d'au moins deux lumières pour le montage sélectif d'au moins un groupe moto-coupleur associé a sa cellule réductrice complé-mentaire, l'arbre de sortie du réducteur étant ainsi entraîné

, ~., . ~........................ . . .. .

par, au moins, Ull groupe moto-coupleur et sa cellule réduc-trice complemelltaire, ceci par l'intermédiaire d'un dispositif ;

Pour augmenter les possibilités de performance, les coupleurs à hystéresis comportent de préference un moyen de reglage permettant de modifier son entrefer et, par la même, la valeur du couple transmis.
Dans un but de s~curité, les groupes moto-coupleurs comportent avantageusement un dispositif antidévireur, monté sur la bride de liaison du moteur et du coupleur, empêchant une ro-tation inverse de l'arbre moteur.
La bride deliaison ~u moteur et du coupleur peut éga-- 10 lement être ~unie d'au moins une ouvcrture pe~met~ant dc refroi-dir le coupleur grâce a la ventilation du ~oteur.
~ne cellule réductrice complementaire coaxiale à un groupe moto-coupleur est, de preference, constituee d'un corps muni d'une couronne dentée intérieurement, engrenant sur au moins un satellite ~ double denture, engrenant lui-même sur le pignon de l'arbre de sortie du groupe moto-coupleur, chacune des den-tures du satellite pouvant s'engrener au choix sur la couronne ou sur le pignon de l'arbre, de mani~re à fournir deux rapports - de réduction differents.
L'entraînement de l'arbre de sortie du réducteur de base se fait, par exemple, par une roue dentee port~e par cet arbre engrenant sélectivement sur au moins un pignon porte par l'arbre de sortie d'un groupe moto-coupleur.
Selon un mode réalisation particulier, les pignons du réducteur de base sont côniques et les lumières disposées radialement sur le carter de manière à permettre un montage en étoile des groupes moto-coupleurs et des cellules reductrices complementaires. Dans ce cas, le carter comporte avantageuse-ment deux embases en équerre permettant sa fixation sur un support sélectivement dans deux plans perpendiculaires.
La chaîne cinematiquet selon l'invention, est parti-~ . . . .
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culicrement bie~ adaptee à l'entraîncment d'une bobine d'enrouleur de câble, ass~ciee par exemple ~ un engin de levage ou de manuten-tion. Dans ce cas, l'arbre de sortie du réducteur est creux pour assurer le passage du cable et l'adaptation d'un collecteur.
On décrit, ci-après et avec reférence aux dessins annexés, des modes de réalisation particuliers, non limitatifs, selon l'invention.
La figure 1 represente en coupe par un plan passant par l'axe de révolution un gro~pe moto-coupleur, élément de la chaine cinematique selon l'invention.
Les figures 2 et 3 representent respectivement en cou-pe suivant les plans A-A et B-B une cellule réductrice coaxiale à un groupe moto-coupleur.
Les figures 4 et 5 representent respectivement en vue de face et en coupe suivant C-C le reducteur de base sur lequel viennent se monter les autres elements.
Les figures 6 et 7 representent respectivement en vue de cote et en vue de face un montage en etoile de groupes moto-coupleurs munis de cellules reductrices sur le reducteur de base et servant à l'entraînement d'un enrouleur de câbleO
Le groupe moto-coupleur, tel que represente a la fi-gure !. 1, comprend un moteur a~ynchrome triphase du commerce 1 sans particularite sp~ciale, fixe sur un flasque bride 2 servant de support principal à un carter 3 en forme de cloche, qui est lui-même le support de l'ensemble coupleur. Le flasque bride 2 per-met egalement de monter eventuellement une bague antidevireur 4 destinée à empêcher une rotation inverse de l'arbre, celle-ci etant maintenue en position laterale par un chapeau 5 et angulai-rement par une goupille 6, le tout ~tant rendu étanche. Ainsi placée, la bague 4 se trouve mieux protegée qu'à llarrière du moteur et, de plus, elle n'obère pas le caractère standard du moteur.

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Le flasaue bride 2 comporte une ou plusieurs ouver-tures 7 permettant de capter la ventilation du moteur et d'en béneficier ainsi pour amener de l'air frais sur les ailettes du boitier du coupleur, en supprimant l'effet de peau. A l'extré-` mité de l'arbre moteur 8 vient se fixer un moyeu 9 servant d'élé-ment d'accouplement pour l'entralnement de la~partie primaire du coupleur, par l~intermédiaire de plots d'accouplements 10 en matériau résistant à la chaleur.
Le coupleur proprement dit e~tun coupleur magnétique à hystéresis composé de deux éléments coaxiaux susceptibles d'être en rotation l'un par rapport ~ l'autre.
Le primaire 11 contient un inducteur à aimants perma-nents développant un champ multipolaire alterné et le secondaire 12 comprend un élément induit en materiau ferromagn~tique dur, mais non préalablement aimanté.
Le réglage de l'entrefer du coupleur se fait par l'in-; termédiaire d'une bague filetée 13 dont la rotation provoque la translation du secondaire 12 sur l'arbre principal de sortie 14 du groupe moto-coupleur, cette rotation étant verrouillée par une vis 15 d'indexage et de blocage. Ce réglage s'e~fectue moteur et vis de blocage déposés grâce à une clef permettant la rotation de la bague, ce qui modifie l'entrefer du coupleur et, de ce fait, la valeur nominale du couple transmis.
Le coupleur est placé dans un boîtier étanche 16,pour l'isoler de l'atmosphere extérieure qui peut être polluée, ce boitier comportant des ailettes 17 pour accélérer la diffusion des calories produites lorsque le glissement est important.
L'utilisation d'un tel groupe moto-coupleur à hyst~-resis permet de transmettre des couples plus importants à des vitesses angulaires plus ~lev~es (~ue, par exemple, un moteur-couple de même encombrement et de même poids. ~insi, un groupe moto-coupleur à hysteresis permet de transmettre, en service permanent, un couple de 0,7 mkg à la vitesse de 1500 T/mn, soit une puissan-ce de 1 000 W, alors qu'un moteur-couple d'encombrement identique transmet au calage 0,4 mk~ à 300 T/~n 0,35 ~kg (puissancc ma~ima-le 100 W) et arrlve à un couple nul à 500 T/mn.
La cellule reductrice complementaire representee aux figures 2 et 3 comporte un corps 18 servant de carter qui main-tient en position 1aterale et angulaire une couronne 19 denteeinterieurement sur laquelle viennent engrener un ou plusieurs satellites 20 comportant une double denture, une petite 21 et une grande 22. Les satellites 20 sont mont~s sur une pièce porte-satellite 23 comportant un flasque support demontable recevant le ou les satellites et une partie arbree 24 sur laquelle vient se monter le pignon d'attaque 25 du reducteur de base.
Chaque satellite peut se monter de deux manières. Dans un premier montage, la denture 22 du satellite comportant le plus grand nombre de dents est entrainee par le pignon de sortie 26 porté par l'arbre de sortie 14 du groupe moto-coupleur, la den-ture 21 comportant le plus petit nombre de dents engrenallt avec la couronne 18. Mais on peut egalement inverser le sens du mon-tage et engrener la denture 22 avec la couronne 18 et la denture 21 avec le pignon 2~ de l'arbre de sortie du groupe moto-coupleur, ce qui permet de modifier le rapport de reduction tout en utili-sant le même porte-satellite. Chaque satellite 20 est monté sur une bague autolubrifiante.
On peut utiliser également, en position intermcdiaire, un satellite à simple denture donnant une reduction moyenne tout en conservant les mêmes elements recepteurs.
La conception du montage permet a l'arbre 24 d'être immediatement centre. Un roulement 27 solidaire de cet arbre par - , ~- ~ 7 , - . . . .

sa ba~ue int~rieure vient se loqer dans un alésage prevu sur la sortie du palier du moto-coupleur.
Le réducteur de base rePr~sent~ aux ~ig. 4 et S est conforme a celui decrit au brevet français 1 518 964 précit~.
Il comprend un carter 28 constitue par une pièce de fonderie ménageant une chambre int~rieure 29 fermée à sa partie supérieure par un couvercle 3~. Ce carter comporte sur une face deux lumières 31 et 32 pouvant recevoir sélectivement soit un qroupe moto-coupleur, muni ou non d'une cellule réductrice c~mplémentaire fixée par sa bride! soit simplement un cache 33 de fermeture si l'une des deux luminères n'est pas utilisée et si l'entraînement de l'arbre de sortie 34 du réducteur se fait à partir d'un seul élément moteur.
Le carter présente, en outre, dans ses parois opposés, des orifices coaxiaux 35 et 36 pour le montage de l'arbre de sortie 34 au moyen de roulements à billes. Un chapeau borgne 37 assure l'obturation étanche de l'orifice 35 oppos~ a celui par lequel l'arbre de sortie 34 fait saillie hors du carter. Ce car-ter 28, muni d'une embase 38 fixée à un support approprié, sert ~`
d'élément de maintien à la fois pour les groupes moto-coupleurs d'entrainement et pour l'organe entrainé et peut cooperer avec les él~ments fixes en vue de l'absorption du couple de r~action.
Dans le montage représenté a la fig. 5, l'arbre de sortie est entraîné par un seul groupe moto-coupleur 39 auquel on a adjoint une cellule réductrice complémentaire coyxiale 40, montc ~ar l'intermédiaire d'une bride sur la lumière 31. La lu-mière 32 est fermée par le cache 33. L'arbre de sortie 24 de l'ensemble groupe moto-coupleur-cellule reductrice comporte, à
sa partie terminale, un pignon 25 engrenant sur une roue dent~e 41 mont~e sur l'arbre de sortie 34 entraînant l'organe en rota-tion. Il y a lieu, bien entendu, de prévoir des moyens ~'étan-chéité a la sortie du réducteur pour l'arbre 34.

105~397 L'organe entraîné en rotation peut être, par exemple, une bobine d'enrouleur de câbles éventuellement associée à un enqin de levage. Dans ce cas, l'arbre 34 est creux et peut recevoir coaxialement un arbre de collecteurs.
Dans le cas où on monte sur le réducteur plusieurs groupes moto- coupleurs, ceux-ci sont, suivant le sch~ma de la figure 5, à prises parallèles, c'est-à-dire que les arbres de sortie 24 des moto-coupleurs sont parallèles, Le montage est dit facial en ce sens que les lumières 31 et 32 du carter du ré-ducteur de base sont situées sur une face de ce carter.
On peut prévoir également un montage à prises angulai-res, ou montage en ~toile, où les lumières sont disposées sur le carter dans des plans différents, ce qui fait que les arbres de sortie 24 font entre eux un certain angle. La conception est la même que pour le montage facial, à celà près que les pignons~
au lieu d'être droits, sont coniques. Les figures 6 et 7 donnent un exemple de ce type de montage à quatre entrées, mais le nombre des entr~es peut, bien entendu, être superieur ou inf~rieur.

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Le carte~ 28 présente alors la particularité d'avoir deux embases 38 en équerre, ce qui permet de basculer le réduc- ;
teur pour l'adapter au mieux aux encombrements disponibles.
~e fait de n'employer, aussi bien dans le réducteur de base limité à un seul étage de r~duction ~ue dans les cellules complémentaires, qu'un petit nombre de pièces mécaniques standar-disées au maximum, permet de faire subir à ces pièces, dans des conditions économiques acceptables, un traitement de surface tel, que, par exemple, une carbonitrosulfuration à haute temp8rature qui, jointe à l'utilisation d'un lubrifiant appropri~, permet de supprimer la maintenance périodique contraignante qui était - 30 nécessaire dans les montages de l'art antérieur.
L'invention est illustrée également par l'exemple suivant :
' ,,, _g_ EXEMPLE :
On utilise pour l'entra;nement d'un enrouleur de câ-ble ayant une charge totale en porte ~ faux sur la bobine de 5.000 Kg une chaîne cinématique selon l'invention comportant un réducteur de base ayant un rapport de reduction de 15 par pignon cônique et cinq entr~es en étoile~
Sur ces cinq entrées sont montés de 1 à 5 groupes moto-coupleurs associés à des cellules réductrices complémentai-res ayant, au choix, comme rapports de reduction 9,81 et 4,77.
Chaque groupe moto-coupleur permet d'obtenir, en service permanent, un couple de 0,7 mkg pour l'entrefer le plus étroit, (0,8 mm) le réglage de l'entrefer permettant de réduire ce couple jusqu'a 0,35 mkg, l'entrefer étant de 3,5 mm.
Suivant le nombre de groupes moto-coupleurs montés et les cellules utilisées, on obtient en sortie les 1~ valeurs de couple suivants en mkg, les moto-coupleurs étant réglés au maximum.
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MOTO-COUPLE~RS l r = 4,77 r = 9,81 ' . .. ,,. .

2 94 186

3 141 279

4 188 372 ~35 465 Par le réglage des entrefers des moto-coupleurs, on peut obtenir toutes les valeurs comprises entre le couple maxi-mum et la moitié de ce couple. Les différentes plages se recou--10- , :' ,.; .: ~:

lOS~397 vrant, on a donc la possibilit~ d'obtenir toutes les valeurs du couple comprises entre 10 et 465 mk~ en n'employant que des élé-ments standardis~s.

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Claims (8)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Chaîne cinématique modulaire pour la transmission d'un couple, avec glissement et réduction de vitesse, à un organe entraîné en rotation, caractérisée en ce qu'elle est constituée:
- d'au moins un groupe moto-coupleur constitué d'un moteur standard, d'un coupleur à hystérésis à aimants perma-nents et d'un arbre de sortie;
- d'au moins une cellule réductrice complémentaire coaxiale à l'arbre de sortie du groupe moto-coupleur corres-pondant qui l'entraîne et ayant un arbre de sortie mené par l'arbre de sortie du groupe moto-coupleur;
- et d'un réducteur de base transformable compor-tant un carter muni d'un orifice pour le passage d'un arbre de sortie et d'au moins deux lumières pour le montage sélectif d'au moins un groupe moto-coupleur associé à sa cellule réduc-trice complémentaire, l'arbre de sortie du réducteur étant ainsi entraîné par, au moins, un groupe moto-coupleur et sa cellule réductrice complémentaire, ceci par l'intermédiaire d'un dispo-sitif mécanique de réduction.

2. Chaîne cinématique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le coupleur à hystérésis utilisé comporte un moyen de réglage permettant de modifier l'entrefer.

3. Chaîne cinématique, selon la revendication 1, dans laquelle le coupleur à hystérésis comporte un moyen de réglage permettant de modifier son entrefer.

4. Chaîne cinématique, selon la revendication 1, dans laquelle le coupleur à hystérésis comporte un moyen de réglage permettant de modifier son entrefer, dans laquelle les moyens accouplant le moteur et le coupleur comportent une bride de liaison et un dispositif antidévireur monté sur ladite bride de liaison et sur l'arbre dudit moteur.

5. Chaîne cinématique, selon la revendication 4, dans laquelle la bride de liaison du moteur et du coupleur est munie d'au moins une ouverture permettant de refroidir le moteur grâce à la ventilation du moteur.

6. Chaîne cinématique, selon les revendications 1, 2 ou 3, dans laquelle la cellule réductrice complémentaire coaxiale comprend un corps muni d'une couronne dentée inté-rieurement engrenant sur au moins un satellite à double denture engrenant lui-même sur un pignon monté sur l'arbre de sortie du coupleur, chacune des dentures du satellite pouvant s'engre-ner au choix sur la couronne ou sur le pignon de l'arbre, de manière à fournir des rapports de réduction différents, lorsque la position du satellite est renversée.

7. Chaîne cinématique, selon la revendication 1, dans laquelle ledit dispositif mécanique de réduction comporte une roue dentée portée par l'arbre de sortie du réducteur de base engrenant sélectivement sur au moins un pignon porté par l'arbre de sortie du groupe moto-coupleur; dans laquelle les pignons du réducteur de base sont à engrenage conique et dans laquelle il y a plusieurs lumières disposées radialement sur le carter de manière à permettre un montage en étoile d'un nombre de groupes moto-coupleurs égal au nombre de lumières.

8. Chaîne cinématique, selon la revendication 7, dans laquelle le carter du réducteur de base comporte deux embases en équerre permettant sa fixation sélective sur un support dans deux plans perpendiculaires.